Двумерные проводники

Толщина электропроводящего слоя двумерных проводников составляет примерно ${\displaystyle 10^{-1}-10}$ нм, что равно длине волны электрона. Примерами естественных двумерных проводников могут служить неорганические кристаллы, обладающие анизотропией электропроводности, слоистые органические проводники. Характерной особенностью таких проводников является анизотропия проводимости: она высока в плоскости атомных слоёв и мала в поперечном направлении относительно этих слоёв.

Искусственные двумерные проводники — это тонкие металлические плёнки на поверхности диэлектрика, двумерный электронный газ над поверхностью диэлектрика, удерживаемый электрическим полем, и другие. При понижении температуры находящиеся в электронном газе электроны скапливаются на самых низких электрических уровнях, что эквивалентно двумерной электрической системе^[3].

Гетероструктуры «металл — диэлектрик — полупроводник» (в частности, структуры на основе ${\displaystyle {\ce {GaAs-AlGaAs}}}$) также представляют собой двумерные проводники. Двумерный электронный газ формируется с помощью электронных потенциальных барьеров и изгибов энергетических зон вблизи них.

К двумерным проводникам относится графен — модификация углерода толщиной в один атом, являющийся самым электропроводящим двумерным материалом.

Двумерные проводники используются при создании полевых транзисторов и транзисторов в больших интегральных схемах и процессорах, поскольку позволяют осуществлять быстрое и удобное переключение из открытого состояния в закрытое, а также обладают преимуществом в том, что рассеяние электронов практически отсутствует, что резко уменьшает электрическое сопротивление транзисторов (т. н. транзисторы с нулевым электрическим сопротивлением), фактически превращая такие транзисторы в сверхпроводники, работающие не при низких температурах. Препятствием для массового производства является неоднородности получаемых плёнок и наличие в них межкристаллитных межзёренных границ. Перспективным материалом для подобных транзисторов считается дисульфид молибдена (${\displaystyle {\ce {MoS2}}}$) и металлический галлий (${\displaystyle {{\ce {Ga}}}}$), а также оксид олова (${\displaystyle {\ce {SnO}}}$), борофен (монослой бора, ${\displaystyle {{\ce {B}}}}$), и ниобата теллура (${\displaystyle {\ce {Nb3SiTe6}}}$).