Ученые из Университета электрокоммуникаций создали метод трехмерного картирования диэлектрических свойств материалов на атомном уровне. С его помощью они обнаружили, что поверхность алмаза проводит электричество эффективнее, чем его внутренняя структура — в отличие от кремния, где наблюдается обратный эффект. Это открытие делает алмаз перспективным материалом для микрочипов нового поколения.
Современная электроника — от смартфонов до медицинских датчиков — во многом зависит от способности материалов накапливать и проводить электрический заряд на микроскопическом уровне. Для дальнейшего уменьшения размеров устройств и повышения их энергоэффективности необходимо детальное понимание этих свойств на атомарном уровне.
Ученые представили новый метод картирования диэлектрической проницаемости материалов с атомным разрешением в трех измерениях. Данная методика позволяет визуализировать, как именно материал реагирует на электрическое поле внутри своей структуры.
В ходе экспериментов с алмазом ученые зафиксировали неожиданный эффект. В отличие от большинства полупроводников, таких как кремний, где на поверхности наблюдается снижение диэлектрической эффективности, алмаз демонстрирует обратное поведение — его поверхностные свойства усиливаются. Причиной этому служит поведение поверхностных электронов, которые проявляют повышенную подвижность и высокую чувствительность к внешнему электрическому полю.
Полученные результаты открывают перспективы для развития углеродной электроники. Среди возможных применений — создание так называемых холодных катодов, эффективных источников электронов, функционирующих при низких напряжениях, а также разработка более компактных и быстродействующих компонентов. Использование обнаруженного поверхностного эффекта в будущем может позволить создавать устройства с высокой производительностью и улучшенным тепловым режимом даже при миниатюризации.
Читайте также: Физики создали фотонный чип для передачи информации по четырем независимым каналам.