Журнал «Компьютерра» № 25-26 от 10 июля 2007 года (693 и 694 номер)

Если в обычных полупроводниках нужный тип проводимости p– или n-типа обычно создают, внедряя в кристаллическую решетку подходящие атомы примесей, то в слой графена толщиною всего в один атом примеси внести куда труднее. Однако теоретики давно предсказывали, что недостаток или избыток электронов в нужном месте листа графена можно создать другим способом – с помощью электростатического поля. Для этого достаточно поместить рядом электрод. Положительно заряженный электрод притянет к себе электроны графена, создаст их избыток, а значит, и проводимость n-типа. Отрицательно заряженный электрод, наоборот, создаст область c p-проводимостью, а между этими областями должен возникнуть вожделенный p-n-переход.

Но то, что легко получается на бумаге, часто оказывается совсем не просто реализовать на практике. Лист графена нужно как-то закрепить, да еще не меняя его электронных свойств, а металлический электрод поместить как можно ближе к листу и при этом надежно его изолировать. Труднее всего оказалось подобрать изолятор с подходящей атомной структурой.

Тем не менее эти трудности недавно удалось преодолеть, позаимствовав уже отлаженные технологии покрытия углеродных нанотрубок (которые можно представить как свернутые в трубочку листы графена). С помощью метода осаждения атомных слоев на графен удалось нанести слой изолятора из оксидов алюминия, азота, а также из триметилалюминия. На этот изолятор, в свою очередь, были нанесены электроды из титана и золота. А сам лист графена был закреплен на кремниевой пластине, покрытой изолирующим слоем оксида кремния.

Измерив сопротивление образца, ученые убедились, что им удалось получить в графене области с проводимостью p– и n-типов, а между ними – p-n-переход. Кроме того, поместив образец в сильное магнитное поле, ученые наблюдали так называемый квантовый эффект Холла, при котором проводимость меняется скачкообразно. Поскольку такой эффект возможен лишь в двумерных системах, это надежно свидетельствует о том, что лист графена не был поврежден в технологическом процессе. К сожалению, полученный в листе p-n-переход по ряду причин нельзя непосредственно использовать для изготовления биполярных транзисторов. Но для транзисторов подойдет узкая лента из графена, так что теперь ученые пытаются изготовить такие ленты и надежно работающие транзисторы. Как только это удастся, у углеродных нанотрубок появится достойный конкурент, претендующий на почетное звание основы углеродной электроники будущего. ГА

Горячие звезды, ртутные облака

К неожиданным выводам пришла команда астрофизиков из Швеции, США и Канады, возглавляемая Олегом Кочуховым из Университета Упсалы в Швеции. Оказывается, даже крупные молодые и горячие звезды вроде альфы Андромеды обладают атмосферой со своей весьма переменчивой погодой.

То, что на Cолнце и других небольших звездах бывают пятна, вспышки и другие сложные атмосферные явления, известно давно. Капризы солнечной погоды ученые связывают со сложными, взаимозависимыми гидродинамическими потоками и магнитными процессами, протекающими в горячей плазме нашей звезды. Однако до сих пор считалось, что в крупных звездах внутренние конвективные потоки вещества сравнительно слабы, не достигают поверхности и не приводят к образованию у звезды сколько-нибудь сильного магнитного поля. Соответственно, и погоды в атмосферах этих звезд нет никакой – сплошной штиль.

Однако прямые наблюдения в течение долгих семи лет за атмосферой самой яркой звезды в созвездии Андромеды, которую называют Альферац, Сирра или Сира, заставляют отказаться от этих представлений. Наблюдения за этой удаленной от нас на расстояние в 97 световых лет звездой велись из двух обсерваторий, расположенных в Канаде и России. Исследовались облака ртути, которые, как оказалось, лишь частично закрывают поверхность звезды. Чтобы проследить за изменениями в ее облачном покрове, ученые применили специально разработанный метод, основанный на эффекте Доплера. Если облако находится в той части звезды, которая, благодаря вращению светила, движется по направлению к нам, то спектральные линии ртути сдвигаются в синюю сторону, а если от нас, то в красную. Это позволяет восстановить подробную карту облачного покрова звезды, а затем проследить за ее изменением во времени.

Оказалось, что поведение облаков ртути в звездной атмосфере внешне очень похоже на поведение обычных водяных облаков в воздушной оболочке нашей планеты. Однако механизмы их формирования совершено различны. Ртутные облака существуют благодаря тонкому балансу между силами гравитационного притяжения звезды и давлением ее излучения, которое стремится вытолкнуть пары ртути и поднять облака повыше. Этот баланс неустойчив, и локальная гравитационная флуктуация на величину порядка процента способна в сотни раз изменить концентрацию паров ртути.