Физики из Японского института передовой науки и технологии (JAIST) получили двумерный материал из кремния толщиной в один атом.

Новый двумерный материал из кремния — силицен — имеет ячеистую структуру, подобно своему предшественнику графену. Силицен представляет большой интерес для производителей электроники, однако пока технология его получения далека от промышленной.

Напомним, что в 2010 году за разработку и исследование свойств двумерного материала из углерода — графена Андрею Гейму и Константину Новосёлову была присуждена Нобелевская премия по физике. Подобный двумерный материал обладает рядом ценных свойств, таких как необычайно высокая подвижность электронов, оптическая прозрачность, что сулит ему применение в сверхбыстрых компьютерах, различных оптических и оптоэлектронных приборах и т. д. Однако по сей день основа электроники — кремний, поэтому материалы именно из этого элемента интересуют учёных.

Кремний в периодической таблице Менделеева стоит под углеродом, а значит, обладает массой схожих свойств. После того как в 2004 году учёные впервые получили листы графена, в котором атомы углерода уложены в шестиугольники, некоторые исследователи предположили, что похожие структуры можно создавать и из кремния. В естественных условиях никто такую сотовую конфигурацию атомов не наблюдал (кремний не формирует соответствующие атомные связи). Однако материалу, существовавшему лишь в теории, дали название «силицен», по аналогии с графеном.

Весной нынешнего года японские исследователи на очередной конференции Американского физического общества доложили, что им удалось вырастить эпитаксиальные плёнки из атомов кремния на подложке из диборида циркония — керамическом материале. (Эпитаксиальные плёнки имеют схожие параметры и ориентацию кристаллов, что и подложка, на которой они выращены.) Рентгеновское исследование полученных плёнок показало, что атомы кремния образуют такую же ячеистую структуру, как и углерод в графене.

Ранее наноленты из атомов кремния получили французские физики университета Прованса (Université de Provence). Но то были образования шириной 1,6 нм и длиной несколько сотен нанометров и к тому же выращенные на серебряной подложке, то есть на проводящем материале, что затрудняло исследование электронных свойств силицена. Теперь же изучить их будет проще. Правда, мнения о перспективах полученного материала разделились. Ведь подобная шестиугольная структура кремния нестабильна и, как считают некоторые скептики, представляет чисто «фундаментальный» интерес, а будущая наноэлектроника, скорее, будет строиться на графене. Они напоминают, что срок реализации графеновой электроники, по словам того же Андрея Гейма, — не менее 20 лет, и перейти на углеродные технологии не так уж просто, даже если учитывать, что графен по свойствам гораздо интереснее, чем силицен. Так что ближайшее будущее электроники, считают они, скорее всего, за кремниевыми материалами.

№6, 2011