«Большинство видят графен в качестве электронного материала будущего, — говорит Джошуа Голдбергер, адъюнкт-профессор Университета штата Огайо. — Но кремний и германий все еще являются материалами настоящего. В методы получения из них микросхем вложены 60 лет научной мысли. Мы занимаемся поиском уникальных форм кремния и германия с перспективными свойствами, позволяющими использовать преимущества новых материалов с меньшими затратами и на базе имеющихся технологий».
В отчете, опубликованном в ACS Nano, Голдбергер и его коллеги описывают созданный ими стабильный одиночный слой атомов германия. Этот двумерный кристаллический материал получил название германан, сообщает "Компьютерное обозрение".
В природе германий склонен к образованию многослойных кристаллов, а отдельные атомарные слои в обычном состоянии нестабильны. Чтобы решить эту проблему команда Голдбергера вырастила кристаллы германия с атомами кальция, вклиненными между слоями. Затем, кальций растворяли в воде, а освободившаяся химическая связь заполнялась водородом. Это позволило разделить слои и выделить германан.
«Усиленный» атомами водорода германан оказался даже более химически устойчив, чем традиционный кремний: в отличие от последнего он не окисляется на воздухе. Кроме того, он проводит электроны более чем в 10 раз быстрее, чем кремний и в 5 раз быстрее, чем обычный германий.
Главным достоинством германана, делающим его особенно перспективным для оптоэлектроники, является «прямая запрещенная зона», позволяющая электрону непосредственно излучать фотон. Обычные кремний и германий обладают «непрямыми запрещенными зонами», электрону в них требуется переходить в промежуточную фазу, отдавая свой импульс кристаллической решетке (фонону), что затрудняет поглощение и излучение фотонов.
Вот почему материал с «прямой зоной», может с успехом заменить кремний, например, в солнечных элементах, которые получатся в 100 раз тоньше при тех же рабочих характеристиках.
