Графен ведет себя подобно памяти на фазовых переходах

Результат, который не предсказывался ни теорией, ни экспериментом, удалось получить исследователям из Германии. Оказывается, что графен – «полуметалл» с нулевой запретной зоной может переключаться между состояниями проводника и изолятора. Такое свойство открывает возможности для новых потенциальных приложений.

Графеновый переключатель, сконструированный Тимом Эхтермейером (Tim Echtermeyer) и Максом Лемме (Max Lemme) с коллегами из АМО GmbH, г. Аахен, не очень сильно отличается по дизайну от кремниевых полевых транзисторов (MOSFET). Исследователи осадили графен, полученный отслаиванием слоев графита, на кремниевую подложку, покрытую двуокисью кремния. Затем они добавили электроды истока и стока. Далее ученые покрыли графен изолирующим слоем затвора из окиси кремния и верхним электродом затвора. «Мы полагали, что подача высокого напряжения на верхушку затвора вызовет реакцию водоподобных изотопов в окисле затвора с графеном под изолирующим слоем затвора из окиси кремния», - объяснил Эхтермейер.

При нормальных условиях π-электроны углерода в графене делокализованы, что обуславливает отличную его проводимость. Согласно исследователям, при переключении устройства водоподобные изотопы хемосорбируются графеном. Это приводит к тому, что π-электроны локализуются, что разрушает проводимость. Подходящее напряжение или нагревание графена импульсами тока приводит к десорбции изотопов и восстанавливает проводимость.

Новый «резистивный» углеродный коммутатор может найти применение в энергонезависимой памяти и может быть уподоблен памяти на фазовых переходах.