Графен — перспективный наноматериал для разработки новых устройств, и практически ежедневно случаются события, говорящие о прогрессе его исследований. Немецкие ученые университета Эрлангена-Нюрнберга поставили более значительную веху: путем обычной литографической гравировки были созданы высокопроизводительные монолитные графеновые транзисторы, что может стать отправной точкой некремниевой электроники.
Графен обладает целым рядом необычных свойств, и среди них есть высокая проводимость — наиболее высокая из открытых веществ. Согласно ранним демонстрациям от IBM, графеновые транзисторы могут иметь частоту коммутации в районе 100 гигагерц и до нескольких терагерц. Но графен не обладает запрещенной зоной, то есть не может открываться и закрываться под воздействием тока или напряжения, поэтому создание транзистора на его основе было осложнено.
Электрические характеристики графенового транзистора
Ученые смогли побороть эти трудности путем обжига карбида кремния, в процессе которого атомы кремния покидают кристалл и оставляют слой графена. Без истока, стока и затвора этот слой бесполезен, поэтому сразу же накладывается литографическая маска и активными ионами вытравливается управляющие входы транзистора. Другим нововведением стал пуск водорода во время роста канала графена, что превращает проводящий графен в затворный. В итоге получается графеновый транзистор с проводящим слоем в виде карбида кремния и его запрещенной зоны.
Исследователи проводили свою работу в огромнейшем масштабе: каждый транзистор имеет размеры в 100 микрометров (100 тыс. нанометров), поэтому проверить насколько быстр графеновый транзистор не представляется возможным, однако, согласно отчету, текущие показатели соответствуют ранее предсказанным данным, и некоторые улучшения могут помочь увеличить их в разы.
Технология получения графенового транзистора стала реальностью благодаря исследователям университета в Германии, и дело уменьшения размеров и получения работоспособной электроники стоит лишь за крупными корпорациями.
Статья в журнале Nature
