El commutador que falta: s'han creat transistors de grafè monolític d'alt rendiment

Full de grafè

Amb prou feines passa un dia sense que un grup de recerca de primer nivell ho anunciï alguns una mena d’avenç relacionat amb el grafè, però aquest és enorme: investigadors de la Universitat d’Erlangen-Nuremberg, Alemanya, han creat transistors de grafè monolítics d’alt rendiment mitjançant un simple procés de gravat litogràfic. Aquest podria ser el pas que falta per acabar obrint el camí a l'electrònica post-silici.

Com probablement ja sabeu, el grafè té una llarga i meravellosa llista de propietats desitjables, incloent-hi el material més conductor fins ara descobert. En teoria, segons les primeres demostracions d'IBM i UCLA, els transistors de grafè haurien de ser capaços de canviar a velocitat entre 100 GHz i uns quants terahertz. El problema és que el grafè no té una bretxa: una capacitat innata d’encendre i apagar, segons el voltatge; no és un semiconductor natural, com el silici, de manera que resulta molt difícil construir transistors a partir d’això. Fins ara!



Transistor de grafè / carbur de silici



El procés emprat pels investigadors és bastant senzill. Bàsicament, al coure el carbur de silici (un simple cristall de silici i carboni, que també és un semiconductor ben entès), els àtoms de silici es poden allunyar de la capa del cristall, deixant una sola capa de grafè. Una capa de grafè per si sola no serveix de res; necessiteu fonts, desguassos i portes per produir un transistor real. Per fer-ho, s’estableix una màscara litogràfica i s’utilitza l’aiguafort reactiu per definir cadascun dels transistors. Un altre punt clau va ser la introducció d'hidrogen gasós durant el creixement del canal mitjà de grafè, convertint-lo del grafè de contacte (font / drenatge) en grafè porta. Voila: transistors de grafè, amb el carbur de silici i el seu deliciós bandgap que actua com a capa conductora.

Ara, malauradament, perquè els investigadors van fer el seu treball en un molt a gran escala (cada transistor fa uns 100 micròmetres de diàmetre o 100.000 nm), realment no tenim una mesura exacta de la rapidesa amb què es troba aquest transistor de grafè. Els investigadors diuen que el rendiment actual 'correspon bé amb les prediccions dels llibres de text per a la freqüència de tall d'un transistor d'efecte de camp de semiconductor metàl·lic', però també assenyalen que canvis molt senzills podrien augmentar el rendiment 'en un factor de ~ 30'.

El principal el que passa és que ara la Universitat d’Erlangen-Nuremberg ha proporcionat “l’interruptor que faltava” que necessitaven desesperadament els transistors de grafè. Ara dependrà als fabricants de semiconductors reals, com IBM o Intel, reduir el procés fins a una mida que pugui competir o superar l’electrònica convencional de silici.

Llegiu més a Nature Communications: doi: 10.1038 / ncomms1955, o llegir més sobre electrònica post-silici

Copyright © Tots Els Drets Reservats | 2007es.com