Созданная в Массачусетском технологическом институте технология буквально преобразит микроэлектронику, утверждает IEEE Spectrum: гибкими солнечными панелями можно будет оклеивать электромобили и дома, доступные оптические схемы приведут к расцвету фотоники, а экономичные микросхемы толщиной в атом можно будет вшивать в умную одежду. Для этого команде под руководством Дживан Кима потребовалось разработать сразу две технологии и обойти неожиданное ограничение, к которому приводило использование графена.

Результаты работы изложены в статьях в двух журналах — Nature Materials и Science.

В основе обоих процессов — явление эпитаксии, то есть прогнозируемого нарастания вещества на подложке.

Ким экспериментировал с подложкой из графена не первый год. Он выяснил, что если разместить графеновую решетку на сверхтонкой основе из арсенида галлия или нитрида галлия, а затем «распылять» их атомы сверху, на графене постепенно проступает тот же рисунок.

Теперь ученому удалось понять, как происходит этот процесс и значительно его улучшить. Оба материала — важные для промышленности и недешевые полупроводники. «Это прорыв для дорогостоящих полупроводников, ведь вы можете снова и снова воспроизводить высококачественные полупроводники по доступной цене», — утверждает Ким.

Изготовление оригинальной микросхемы традиционным путем стоит недешево. Но «шелковый экран», как называет подход ученый, позволит размножить ее в виде пленок толщиной всего в один атом.

«Мы теперь можем делать сквозь слой графена „копипаст“ многих элементов в периодической системе», — говорит Ким. Получаемые реплики — свехтонкие, полупрозрачные и гибкие, так что их можно накладывать в несколько слоев.

Впрочем оказалось, что «копироваться» при взаимодействии с графеном желают не все материалы, необходимые для производства микросхем. Для них в MIT разработали другой похожий процесс.

Выращенный на подложке верхний слой «приклеивается» к пластине из никеля — а на подложке остается «рисунок» толщиной в один атом.

Такие слои можно последовательно добавлять, получая в итоге сложные схемы.

Дживан Ким подчеркивает, что ранее проблемой всей «плоской» электроники была огромная сложность стабильного получения двумерных материалов нужной конфигурации. Теперь это позади, и он уже начал переговоры с шестью крупными компаниями из Японии, США и Южной Кореи. По словам Кима, первое массовое производство с использованием отдельных элементов такого подхода можно наладить через пару лет.

В какой конкретно сфере — он прогнозировать не берется. По словам исследователя, это могут быть эффективные и дешевые солнечные панели из арсенида галлия, фотоника, носимая электроника или миниатюрные устройства интернета вещей.