Den manglende bryteren: Høyeffektive monolitiske grafentransistorer opprettet

Grafenark

Knapt en dag går uten at en forskningsgruppe på toppnivå kunngjør noen slags grafenrelatert gjennombrudd, men dette er en biggy: Forskere ved Universitetet i Erlangen-Nürnberg, Tyskland, har laget høyytelses monolitiske grafentransistorer ved hjelp av en enkel litografisk etsingsprosess. Dette kan være det manglende trinnet som endelig baner vei for post-silisium-elektronikk.

Som du sikkert vet nå, har grafen en lang og fantastisk liste over ønskelige egenskaper, inkludert å være det mest ledende materialet som hittil er oppdaget. I teorien, ifølge tidlige demoer fra slike som IBM og UCLA, bør grafentransistorer være i stand til å bytte i hastigheter mellom 100 GHz og noen få terahertz . Problemet er at grafen ikke har båndgap - en medfødt evne til å slå på og av, avhengig av spenningen; det er ikke en naturlig halvleder, som silisium - og det viser seg derfor veldig vanskelig å bygge transistorer ut av tingene. Inntil nå!



Grafen / silisiumkarbid transistor



Prosessen som brukes av forskerne er ganske enkel. I utgangspunktet, ved å bake silisiumkarbid - en enkel krystall av silisium og karbon, som også tilfeldigvis er en godt forstått halvleder - kan silisiumatomene drives fra krystalllaget og etterlate et enkelt lag grafen. Et lag med grafen alene er imidlertid ubrukelig; du trenger kilder, avløp og porter for å produsere en faktisk transistor. For å gjøre dette legges en litografisk maske ned, og reaktiv ionetsing brukes til å definere hver av transistorene. Et annet sentralt punkt var innføringen av hydrogengass under veksten av den midterste grafenkanalen, og snudde den fra kontakt (kilde / avløp) grafen til portgrafen. Voila: grafentransistorer, med silisiumkarbid og deilig båndgap som fungerer som ledende lag.

Nå, dessverre, fordi forskerne jobbet med en veldig stor skala - hver transistor er rundt 100 mikrometer på tvers, eller 100.000 nm - vi har egentlig ikke et nøyaktig mål på hvor rask denne grafentransistoren er. Forskerne sier at gjeldende ytelse 'samsvarer godt med lærebokspådommer for kuttfrekvensen til en metall-halvleder felteffekt-transistor,' men de påpeker også at veldig enkle endringer kan øke ytelsen 'med en faktor på ~ 30.'

De hoved- tingen er at universitetet i Erlangen-Nürnberg nå har gitt 'den manglende bryteren' som grafentransistorer så sårt trengte. Det vil nå være opp til faktiske halvlederprodusenter, som IBM eller Intel, å krympe prosessen ned til en størrelse som kan konkurrere - eller slå - konvensjonell silisiumelektronikk.

Les mer på Nature Communications: doi: 10.1038 / ncomms1955 , eller les mer om elektronikk etter silisium

Copyright © Alle Rettigheter Reservert | 2007es.com