Ο διακόπτης που λείπει: Δημιουργήθηκαν μονολιθικά τρανζίστορ γραφενίου υψηλής απόδοσης

Φύλλο γραφενίου

Δεν περνάει μια μέρα χωρίς να ανακοινώνει μια ερευνητική ομάδα ανώτερου επιπέδου μερικοί είδος ανακάλυψης που σχετίζεται με το γραφένιο, αλλά αυτό είναι μεγάλο: Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Ερλάνγκεν-Νυρεμβέργης της Γερμανίας δημιούργησαν μονολιθικά τρανζίστορ γραφενίου υψηλής απόδοσης χρησιμοποιώντας μια απλή διαδικασία λιθογραφικής χάραξης. Αυτό θα μπορούσε να είναι το χαμένο βήμα που τελικά ανοίγει το δρόμο για ηλεκτρονικά μετά το πυρίτιο.



Όπως ίσως γνωρίζετε ήδη, το γραφένιο έχει έναν μακρύ και υπέροχο κατάλογο επιθυμητών ιδιοτήτων, συμπεριλαμβανομένου του πιο αγώγιμου υλικού που έχει ακόμη ανακαλυφθεί. Θεωρητικά, σύμφωνα με τις πρώτες δοκιμασίες από τα IBM και UCLA, τα τρανζίστορ γραφενίου πρέπει να είναι ικανά να αλλάζουν σε ταχύτητες μεταξύ 100GHz και μερικών terahertz . Το πρόβλημα είναι ότι το γραφένιο δεν έχει διάκενο - έμφυτη ικανότητα ενεργοποίησης και απενεργοποίησης, ανάλογα με την τάση. δεν είναι ένας φυσικός ημιαγωγός, όπως το πυρίτιο - και έτσι αποδεικνύεται πολύ δύσκολο να κατασκευαστεί τρανζίστορ από τα πράγματα. Μέχρι τώρα!

Τρανζίστορ γραφενίου / καρβιδίου πυριτίου

Η διαδικασία που χρησιμοποιούν οι ερευνητές είναι αρκετά απλή. Βασικά, ψήνοντας καρβίδιο του πυριτίου - έναν απλό κρύσταλλο πυριτίου και άνθρακα, που τυχαίνει επίσης να είναι ένας καλά κατανοητός ημιαγωγός - τα άτομα πυριτίου μπορούν να απομακρυνθούν από το στρώμα του κρυστάλλου, αφήνοντας ένα μόνο στρώμα γραφενίου. Ωστόσο, ένα στρώμα γραφενίου είναι άχρηστο. χρειάζεστε πηγές, αποχετεύσεις και πύλες για να δημιουργήσετε ένα πραγματικό τρανζίστορ. Για να γίνει αυτό, τοποθετείται μια λιθογραφική μάσκα και χρησιμοποιείται αντιδραστική ιοντική χάραξη για τον καθορισμό κάθε τρανζίστορ. Ένα άλλο βασικό σημείο ήταν η εισαγωγή αερίου υδρογόνου κατά την ανάπτυξη του μεσαίου καναλιού γραφενίου, μετατρέποντάς το από γραφένιο επαφής (πηγή / αποστράγγιση) σε γραφένιο πύλης. Voila: τρανζίστορ γραφενίου, με το καρβίδιο του πυριτίου και το νόστιμο κάλυμμα του που ενεργεί ως αγώγιμο στρώμα.



Δυστυχώς τώρα, επειδή οι ερευνητές έκαναν τη δουλειά τους σε ένα πολύ μεγάλης κλίμακας - κάθε τρανζίστορ έχει μήκος περίπου 100 μικρόμετρα ή 100.000nm - δεν έχουμε πραγματικά ακριβή μέτρηση του πόσο γρήγορα είναι αυτό το τρανζίστορ γραφενίου. Οι ερευνητές λένε ότι η τρέχουσα απόδοση 'αντιστοιχεί καλά στις προβλέψεις εγχειριδίων για τη συχνότητα αποκοπής ενός τρανζίστορ πεδίου-ημιαγωγού μετάλλου', αλλά επισημαίνουν επίσης ότι πολύ απλές αλλαγές θα μπορούσαν να αυξήσουν την απόδοση 'κατά έναν παράγοντα ~ 30'.

ο κύριος το πράγμα είναι ότι το Πανεπιστήμιο της Ερλάνγκεν-Νυρεμβέργης έχει πλέον παράσχει «το διακόπτη που λείπει» που τα τρανζίστορ γραφενίου χρειάζονται απεγνωσμένα. Τώρα εναπόκειται στους πραγματικούς κατασκευαστές ημιαγωγών, όπως η IBM ή η Intel, να μειώσουν τη διαδικασία σε μέγεθος που μπορεί να ανταγωνιστεί - ή να νικήσει - τα συμβατικά ηλεκτρονικά πυριτίου.

Διαβάστε περισσότερα στο Nature Communications: doi: 10.1038 / ncomms1955 ή διαβάστε περισσότερα για ηλεκτρονικά μετά το πυρίτιο

Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com