Графеновый транзистор бьет рекорды
 Трехмерная модель графенового транзистора, при помощи которого специалистам лаборатории IBM удалось побить "частотный рекорд". (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Графен – одноатомный слой кристаллической структуры графита (углерода), имеющий двумерную гексагональную решетку и открытый еще в 2004 году. Это, несомненно, самый тонкий материал, из известных на сегодняшний день. За счет своего кристаллического строения, графен практически не задерживает пролетающие через него свободные электроны, что проявляется в чрезвычайно высокой проводимости этого материала. Другими словами, электроны в графене ведут себя как релятивистские частицы, т.е. частицы с нулевой массой покоя.
Уже давно ученые присматриваются к графену, как к возможному заменителю кремния в электронных устройствах будущего. Физические свойства графена таковы, что он вполне может обеспечить исследователей необходимым материалом для поднятия частоты работы электроники за практические пределы для кремния. Кроме того, тонкая структура графена помогла бы избежать еще одной проблемы – нагрева.
В этом направлении работает команда из лаборатории IBM (TJ Watson Research Center, Нью-Йорк). Свои исследования группа ученых начала с создания высококачественных графеновых пластин при помощи термической декомпозиции основы из карбида кремния (SiC). Такой метод производства давал качественные фрагменты графена при относительно невысокой стоимости исходных материалов.
Не так давно та же исследовательская группа сообщала о преодолении одной из основных проблем графеновой электроники – об искусственном создании широкой запрещенной зоны для носителей тока. Так с развитием технологии, графеновые пластинки стали основой для транзисторов, изначально работавших на радио-частотах. Размеры этих устройств достигли примерно 240 нм, но, по словам исследователей, они могут быть уменьшены в будущем за счет оптимизации конструкции.
К слову, для транзисторов из графена доступна гораздо большая частота «переключений», чем для самых технологичных устройств из кремния тех же масштабов. Постепенно повышая частоту работы, ученые добились на графеновом транзисторе результата в несколько раз превышающего их предыдущий рекорд в 26 ГГц (о предыдущем достижении группы научные журналы сообщали год назад). Последние результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Science.
Новый высокочастотный транзистор уже сейчас может найти применение в коммуникационных и других электронных устройствах, дав фору кремниевым элементам. Однако, в планах исследовательской группы – сокращение масштаба транзистора (т.е. оптимизация его архитектуры) и повышение частоты его работы. Это значит, что разработка позволит еще более миниатюризировать любые электронные устройства, где возможно применение графена вместо кремния. А столь значительное повышение частоты их работы даст возможность выполнять намного более сложные вычисления за меньшее время.
Также по теме:
Источники: