Улучшены характеристики графенового транзистора за счет изменения его конструкции

Трехмерная схема предложенной конструкции транзистора на основе графена. (кликните картинку для увеличения)

Трехмерная схема предложенной конструкции транзистора на основе графена. (кликните картинку для увеличения)

06.02.2012 (6:01)
Просмотров: 5303
Рейтинг: 2.00
Голосов: 1

Теги:
графен, транзистор,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Графен обладает очень высокой проводимостью, поэтому идеально подходит для различных электронных приложений. Однако эта проводимость может также являться препятствием для его использования, поскольку устройства (например, транзисторы), изготовленные из графена, проводят электрический ток даже в выключенном состоянии. Группа ученых из Великобритании сделала еще один шаг в преодолении этой проблемы, создав новый тип транзистора из графена, содержащий слой нитрида бора или дисульфида молибдена, зажатый между двумя листами графена. Слой изолятора играет роль вертикального препятствия для носителей заряда, что позволяет минимизировать утечки даже при комнатной температуре.

Графен представляет собой плоский лист атомов углерода, расположенных в углах гексагональной кристаллической решетки. Эта структурная модификация углерода была обнаружена в 2004 году и привлекла большое внимание, благодаря своим уникальным электронным и механическим свойствам. На сегодняшний день графен рассматривается в качестве одного из основных кандидатов на замену кремния в электронных устройствах будущего. На него возложены большие надежды, благодаря тому, что электроны движутся в графене с чрезвычайно высокими скоростями, практически не испытывая сопротивления.

Однако применение графена на практике связано с одной существенной проблемой. Обычные интегральные схемы не проводят электрический ток в выключенном состоянии, чего нельзя сказать о графене. Причина подобного поведения этого материала заключается в том, что, в отличие от полупроводникового кремния, он не имеет «зазора» между валентной зоной и зоной проводимости, ведь именно так называемая «запрещенная» зона позволяет переводить транзисторы из включенного в выключенное состояние и обратно при помощи электрода затвора. Ученые по всему миру предлагали различные схемы для решения этой проблемы, к примеру, с помощью наноразмерных лент, квантовых точек или химической модификации графена. Хотя эти методики действительно позволяют создать запрещенную зону в графене, подобные модификации приводят к тому, что изменяется структура материала, и в нем уже нельзя увидеть столь высокой подвижности электронов.

Группа ученых из University of Manchester (Великобритания), включающая в себя Нобелевских лауреатов Константина Новоселова и Андре Гейма, разработала новый тип устройств на базе графена: вертикальный полевой туннельный транзистор. Это устройство можно назвать первым среди конструкций на основе не модифицированного графена, которое может включаться и выключаться, несмотря на отсутствие запрещенной зоны в материале.

Конструкция представляет собой два листа графена, между которыми зажат слой изолятора: нитрида бора или дисульфата молибдена, атомарной толщины. Слой изолятора играет роль барьера, не позволяющего электронам из одного листа графена туннелировать в другой. Преимущество конструкции заключается в том, что слой изолятора перпендикулярен направлению тока; т.е. туннельным током в данном случае можно управлять при помощи внешнего электрического поля. Вероятность туннелирования электронов в графене под действием увеличивающегося внешнего электрического поля – также увеличивается.

Теоретически в качестве такого барьера может использоваться любой изолятор, но только при атомарной толщине такого слоя туннельный ток можно будет легко измерить. В своем эксперименте английские ученые выбрали нитрид бора и дисульфат молибдена из-за простоты производства тонких слоев этих материалов.

Ученые считают, что проделанная ими работа открывает путь к созданию коммерческих интегральных схем из графена. Подробные результаты работы опубликованы в журнале Science.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100