Azotek boru – „poskramiacz” elektronów

Supercienkie arkusze heksagonalnego azotku boru, silnie ograniczające tunelowanie przezeń elektronów, mogą stać się idealnym materiałem do budowy warstw dielektrycznych w przyszłych urządzeniach elektronicznych. Takie perspektywy, przynajmniej, wyłaniają się z badań jednego z międzynarodowych zespołów badawczych.

Azotek boru i grafen – materiały nanoelektroniki

Arkusze azotku boru (ang. boron nitride) o grubości zaledwie jednej warstwy atomowej otrzymywane są, podobnie jak i grafen, w procesie odwarstwiania materiału od znacznie większych próbek. Azotek boru to bardzo interesujący materiał z technologicznego punktu widzenia, ponieważ próbki tego materiału charakteryzują się wysokim stopniem jednorodności, małą ilością defektów oraz w przeciwieństwie do grafenu – bardzo słabą przewodnością elektryczną.

„Ponieważ obecnie tranzystory stają się coraz mniejsze, heksagonalny azotek boru to najprawdopodobniej najlepszy materiał, jaki może zostać zastosowany jako warstwa dielektryczna w tych miniaturowych elementach elektronicznych”, powiedział Liam Britnell, jeden z członków międzynarodowego zespołu naukowców pochodzących z Wielkiej Brytanii, Holandii, Singapuru, Rosji oraz USA. Zdaniem Britnella połączenie grafenu oraz heksagonalnego azotku boru może umożliwić wytwarzanie nowej klasy bardzo cienkich, wielowarstwowych struktur.

Wcześniejsze badania przeprowadzone na litej (objętościowej) próbce azotku boru wykazały, że materiał ten może być z powodzeniem zastosowany jako podłoże w elektronice opartej na grafenie, czy też jako warstwa zaporowa przeciwdziałająca tunelowaniu elektronów pomiędzy dwiema warstwami grafenu. „Badanie cieńszych warstw azotku boru jest o wiele bardziej interesujące, ponieważ materiał ten może znaleźć zastosowanie w tzw. elastycznej elektronice (ang. flexible electronics), zwłaszcza, że jego grubość może być kontrolowana w skali atomowej”, powiedział Britnell.

Azotek boru jako warstwa zaporowa

W eksperymencie przeprowadzonym przez międzynarodowy zespół fizyków badaniu poddano elektronowe właściwości diod tunelowych, w której warstwa heksagonalnego azotku boru spełniała rolę warstwy zaporowej między różnymi materiałami dobrze przewodzącymi prąd elektryczny, takimi jak grafen, grafit oraz złoto. Pomiary charakterystyk napięciowo – prądowych wykonane dla tego rodzaju urządzeń w określonym zakresie temperatur, składających się z różnej kombinacji wspomnianych materiałów – złoto/azotek boru/złoto, grafen/azotek boru/grafen oraz grafit/azotek boru/grafit – wykazały, że pojedyncza warstwa atomowa heksagonalnego azotku boru rzeczywiście działa jako skuteczna bariera tunelowa oraz, że wartość prądu tunelowego przepływającego przez ten materiał maleje w miarę zwiększania jego grubości.

Britnell wraz ze współpracownikami powiedzieli, że są obecnie bardzo zainteresowani znalezieniem odpowiedniego materiału półprzewodnikowego, stanowiącego „dopełnienie” elektronicznych właściwości grafenu oraz azotku boru. „Byłoby wspaniale, gdyby udało nam się znaleźć taki materiał. Nasz zespół jest silnie zainteresowany połączeniem grafenu, azotku boru oraz innych materiałów, celem stworzenia zupełnie nowych struktur trójwymiarowych. Mamy wielką nadzieję, że uda nam się znaleźć nowe sposoby tworzenia urządzeń elektronicznych”, powiedział Britnell.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com