Корейські та американські фізики розробили графеновий транзистор з вкрай низьким струмом витоку

Корейські та американські фізики розробили графеновий транзистор з вкрай низьким струмом витоку, так званий “барристор”, і використовували його для створення декількох найпростіших логічних схем, що реалізують операцію інвертування і додавання, і опублікували інструкцію з його виготовлення в статті в журналі Science.

Максимальна продуктивність звичайних кремнієвих інтегральних схем та їх графенових “спадкоємців” обмежується так званими струмами витоку – “несанкціонованим” рухом електронів через транзистори у вимкненому стані. Витік електронів генерує теплову енергію і змушує інженерів збільшувати напруга струму, що ще раз посилює нагрівання мікросхеми. Подальша мініатюризація кремнієвих транзисторів вкрай утруднена через зростання струмів витоку.

Електроніка майбутнього

Група фізиків під керівництвом Хюн-чона Чхуна (Hyun-Jong Chung) з Інституту технологій компанії Самсунг в місті Йонъин (Корея) розробила нову модель графенового транзистора, позбавленої цієї проблеми, реалізувавши ефект так званого “бар’єру Шоткі” в графенової електроніки.

Бар’єром Шотткі називається особливий феномен, що виникає при контакті напівпровідника з пластинкою з деяких металів. Висока електропровідність металу і відносно низька проникність напівпровідника створюють особливий бар’єр на границі контакту, “прискорює” рух електронів з напівпровідника в метал і перешкоджає зворотному току електрики. Ця властивість широко використовується при створенні випрямлячів струму, діодів і деяких електронних приладів.

Чхун і його колеги помітили, що комбінація з графенової плівки напівпровідника володіє властивостями бар’єру Шотткі з деякими додатковими позитивними ефектами, що виникають при використанні звичайних матеріалів”. Вони використовували відкрилися їм можливості для створення нового типу транзистора – графенового барристора.

Цей пристрій являє собою багатошаровий “пиріг” з кількох елементів – підкладки з оксиду кремнію, трьох золотих електродів, графенової плівки, ізолятора і спеціально обробленого кремнію. У цьому випадку графен виступав в якості “металу”, а кремній – в ролі напівпровідника.

Графенову революція

Фізики виготовили експериментальний прототип діода і переконалися, що його властивості відповідають тим, які були передбачені в результаті комп’ютерного моделювання. Після цього вчені “надрукували” кілька тисяч графенових барристоров за допомогою звичайної технології виготовлення інтегральних схем і використовували їх для створення примітивних логічних схем.

Як стверджують вчені, такий пристрій може працювати як звичайний польовий транзистор, на базі яких побудовано переважна більшість сучасних електронних приладів. За оцінками дослідників, відношення струму на транзисторі во “включеному” і “вимкненому” стані становить 10 тисяч до одного, що зближує його з прототипом графенового транзистора, який був представлений світу Костянтином Новоселовим та Андрієм Геймом в лютому 2012 року.

“Результати роботи наших обчислювачів (на базі барристоров) показали, що такі базові елементи можуть застосовуватися частка створення високошвидкісних електронних приладів”, – підсумовують автори статті.

Графен являє собою одиночний шар атомів вуглецю, з’єднаних між собою структурою хімічних зв’язків, що нагадують по своїй геометрії структуру бджолиних сот. Він відрізняється високою міцністю і унікальними електричними властивостями, що робить графен привабливим для використання в різних областях науки і техніки. За створення графена вихідцям з Росії Костянтину Новосьолову і Андрію Гейму була присуджена Нобелівська премія 2010 року з фізики.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *