Графеновый полевой транзистор

Опубликовано 07.06.2012 Ведущий Антон Панкратов

Использования графена в области совершенствования полупроводниковых приборов открывает большие перспективы в замене современных кремниевых приборов их аналогами из этого нового материала, полученного в результате модификации обычного углерода. Работы в этой области производятся в лаборатории Манчестерского университета коллективом во главе с нобелевскими лауреатами Андреем Геймом и Константином Новоселовым. Одним из многих возможных применений графена является его использование в качестве основного материала для компьютерных чипов вместо кремния. Эта потенциальная возможность привлекла внимание крупных производителей чипов, включая IBM, Samsung, Texas Instruments и Intel. Дискретные транзисторы с очень высокой частотой (до 300 ГГц) уже были продемонстрированы несколькими научными группами по всему миру. К сожалению, эти транзисторы не могут быть упакованы плотно в компьютерный чип, потому что они имеют слишком большой ток утечки, что связано с высокой проводимостью Графена. Этот ток может вызвать перегрев чипов в течение долей секунды. Ученые Университета Манчестера при использовании графена не ограничились горизонтальным размещением перехода, как делали все предыдущие исследователи, но поместили переход в вертикальном направлении, используя графен в качестве туннельного диода (перехода в котором электроны стуннелируются через диэлектрик в другой металл). Затем они использовали по-настоящему уникальную особенность графена: внешнее напряжение может сильно изменить энергетический зазор для туннельных электронов. В результате они получили новый тип устройств: вертикальный полевой транзистор с туннельной структурой, в которой графен является одним из важнейших ингредиентов. Ученые из Манчестера сделали транзисторы, сочетая графен с атомарно тонкими пластинами нитрида бора и дисульфида молибдена. Транзисторы были собраны слой за слоем в желаемой последовательности, как слоеный пирог, но на атомном уровне. "Туннельный транзистор является лишь одним примером неисчерпаемого коллекции слоистых структур и новых устройств, которые теперь могут быть созданы такие собрания"- сказал Новоселов. "Это открывает бесконечные возможности, как для фундаментальной физики и для практического применения. Кроме транзисторов он может быть использован в светодиодах видимого спектра, фотоэлектрических устройствах, и многих других случаях ". "Мы доказали, концептуально новый подход к Графеновый электронике. Туннельные транзисторы уже работают очень хорошо ", сказал д-р Леонид Пономаренко. "Я считаю, что они могут быть улучшены за счет уменьшения до нанометровых размеров и работы на суб-ТероГерцовом диапазоне частот".