المفتاح المفقود: تم إنشاء ترانزستورات الجرافين المتجانسة عالية الأداء

ورقة الجرافين

لا يكاد يمر يوم دون إعلان مجموعة بحثية رفيعة المستوى بعض نوع من الاختراق المرتبط بالجرافين ، ولكن هذا إنجاز كبير: ابتكر باحثون في جامعة إرلانجن-نورمبرج بألمانيا ترانزستورات غرافين أحادية عالية الأداء باستخدام عملية نقش ليثوغرافي بسيطة. قد تكون هذه هي الخطوة المفقودة التي تمهد الطريق أخيرًا لإلكترونيات ما بعد السيليكون.

كما تعلم على الأرجح الآن ، يحتوي الجرافين على قائمة طويلة ورائعة من الخصائص المرغوبة ، بما في ذلك كونه أكثر المواد موصلة للكهرباء التي تم اكتشافها حتى الآن. من الناحية النظرية ، وفقًا للعروض التوضيحية المبكرة من أمثال IBM و UCLA ، يجب أن تكون ترانزستورات الجرافين قادرة على التبديل بسرعات بين 100 جيجا هرتز وبضع تيراهيرتز. المشكلة هي أن الجرافين ليس لديه فجوة نطاق - قدرة فطرية على التشغيل والإيقاف ، اعتمادًا على الجهد ؛ إنه ليس أشباه موصلات طبيعية ، مثل السيليكون - ولذا فإنه من الصعب جدًا بناء ترانزستورات من المادة. حتى الآن!



الترانزستور الجرافين / كربيد السيليكون



العملية التي يستخدمها الباحثون بسيطة للغاية. في الأساس ، عن طريق خبز كربيد السيليكون - بلورة بسيطة من السيليكون والكربون ، والتي تصادف أيضًا أن تكون أشباه موصلات مفهومة جيدًا - يمكن طرد ذرات السيليكون من طبقة البلورة ، تاركًا طبقة واحدة من الجرافين. ومع ذلك ، فإن طبقة الجرافين وحدها لا فائدة منها ؛ أنت بحاجة إلى مصادر ومصارف وبوابات لإنتاج ترانزستور فعلي. للقيام بذلك ، يتم وضع قناع ليثوغرافي ، واستخدام النقش الأيوني التفاعلي لتحديد كل من الترانزستورات. كانت النقطة الرئيسية الأخرى هي إدخال غاز الهيدروجين أثناء نمو قناة الجرافين الوسطى ، وتحويلها من الجرافين (المصدر / الصرف) إلى بوابة الجرافين. Voila: ترانزستورات الجرافين ، مع كربيد السيليكون وفجوة الحزمة اللذيذة التي تعمل كطبقة موصلة.

الآن ، للأسف ، لأن الباحثين قاموا بعملهم على ملف للغاية على نطاق واسع - يبلغ عرض كل ترانزستور حوالي 100 ميكرومتر ، أو 100000 نانومتر - ليس لدينا حقًا مقياس دقيق لمدى سرعة ترانزستور الجرافين هذا. يقول الباحثون إن الأداء الحالي 'يتوافق جيدًا مع تنبؤات الكتب المدرسية لتردد القطع لترانزستور التأثير الميداني لأشباه الموصلات المعدنية' ، لكنهم يشيرون أيضًا إلى أن التغييرات البسيطة جدًا يمكن أن تزيد الأداء 'بعامل ~ 30'.

ال الأساسية الشيء هو أن جامعة إرلانجن-نورمبرج قدمت الآن 'المفتاح المفقود' الذي تحتاجه ترانزستورات الجرافين بشدة. سيكون الأمر الآن متروكًا لمصنعي أشباه الموصلات الفعليين ، مثل IBM أو Intel ، لتقليص العملية إلى حجم يمكنه منافسة - أو التغلب على - إلكترونيات السيليكون التقليدية.

اقرا المزيد من اتصالات الطبيعة: doi: 10.1038 / ncomms1955، أو اقرأ المزيد عنها إلكترونيات ما بعد السيليكون

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com