23 февраля 2012 3:46

Новый полевой туннельный транзистор, изготовленный на основе графена, был разработан командой ученых Манчестерского университета, возглавляемой Лауреатами Нобелевской премии профессорами Андреем Геймом и Константином Новоселовым. Использование графена в качестве ключевого материала транзисторов и других полупроводниковых приборов имеет огромный потенциал для того, что бы графен можно было рассматривать как достойную замену кремниевым технологиям. Именно этот потенциал и перспективы привлекают внимание таких производителей полупроводниковой продукции, как IBM, Samsung, Texas Instruments и Intel. И некоторые группы ученых уже успешно создали графеновые транзисторы, способные работать на частотах от 100 до 300 ГГц.

К сожалению, разработанные графеновые транзисторы не могут использоваться в плотно упакованных кристаллах современных компьютерных микросхем. Эти транзисторы работают на больших уровнях электрического тока, который заставит кристаллы чипов расплавиться в течение долей секунды. Манчестерские ученые разработали совершенно новую структуру полевого транзистора, состоящего из двух слоев графена, разделенных слоем диэлектрического материала. Получился своего рода управляемый туннельный диод в котором электроны от одного слоя графена проходят сквозь слой диэлектрика на другой слой с помощью туннельного эффекта.

Для того, что бы добиться высоких показателей нового транзистора ученые использовали одно из уникальных свойств графена. При приложении к поверхности графеновой пленки электрического потенциала определенной величины происходят сильные изменения величины энергетического барьера туннелирования электронов. И в результате этого получился вертикальный туннельный полевой транзистор в котором графен является ключевым компонентом.

Два графеновых электрода и управляющий электрод нового транзистора напоминают бутерброд, разделенный слоями дисульфида молибдена и нитрида бора атомарной толщины. Сборка транзистора выполнялась в лабораторной установке слой за слоем на атомарном уровне.

«Туннельный полевой графеновый транзистор является еще одним ярким примером, демонстрирующим неистощимый потенциал «слоистых» структур и электронных устройств на их основе» — рассказывает Константин Новоселов. — «Это дает людям и ученым практически бесконечные новые возможности в области фундаментальной физики и в области создания реальных практических устройств. Наша последняя разработка может найти применение в создании светодиодных, лазерных источников света, в фотогальванических элементах и во многих других областях».

«Мы продемонстрировали концептуально новый подход к созданию электроники на основе графена. И наши графеновые транзисторы уже обладают весьма внушительными рабочими характеристиками» 0 рассказывает доктор Леонид Пономаренко. — «После некоторых улучшений и доработок размер таких транзисторов будет уменьшен до нанометрового уровня, а их рабочие частоты могут приблизиться к терагерцовому пределу».