Вчені IBM продемонстрували транзистор на основі графена, який працює на рекордній граничній частоті.
Графен - матеріал, що є особливою формою вуглецю. Він складається з моношару атомів вуглецю, «упакованих» в гексагональну структуру (подібну сотам). Вперше графен був отриманий у 2006 році в результаті спільних досліджень вчених Університету Манчестера та Інституту фізики твердого тіла РАН у Чорноголівці. Цей акціонерний матеріал володіє унікальними електричними, оптичними, механічними і тепловими властивостями і відразу став розглядатися як серйозний претендент для пост-кремнієвої електроніки. Методи літографічного формування малюнків, що застосовуються на графені, дозволяють уникнути проблем суміщення шарів - активні та пасивні елементи та міжз'єднання можуть бути отримані за допомогою формування малюнка в одному графеновому шарі. Можливість створення на основі графену надвисокочастотних транзисторів визначається тим, що в цьому матеріалі електрони рухаються з дуже високими швидкостями.
Як повідомляється в статті, що щойно вийшла в журналі Science, дослідники корпорації IBM розробили нанорозмірний транзистор на основі графена, який працює з граничною частотою 100 млрд. робочих циклів на секунду або 100 ГГц - раніше така частота графенового напівпровідникового елемента не досягалася.
У попередніх роботах дослідники IBM встановили, що робоча частота графенового транзистора залежить від його розміру, тобто чим менше розмір, тим вище частота. Нинішній рекордний показник тактової частоти був досягнутий при використанні епітаксіального графенового елемента, виготовленого за технологією, що застосовується в сучасному передовому виробництві кремнієвих напівпровідникових пристроїв.
«Це велике досягнення, яке переконливо демонструє, що графен може з успіхом використовуватися для створення високопродуктивних пристроїв та інтегральних мікросхем», - підкреслив доктор Т-Ч. Чен (T. C. Chen), віце-президент підрозділу IBM Research з науки і технологій.
Однорідні і високоякісні графенові пластини були отримані шляхом термічного розкладання підкладки з карбиду кремнію (SiC). У графеновому транзисторі використовується архітектура з верхнім розташуванням металевого затвору і ізолюючий затвор, що складається з полімера і оксиду з високою діелектричною проникністю. Довжина затвора в 240 нм залишає резерв для подальшої оптимізації транзистора. Примітно, що робоча частота графенового елемента вже перевищує граничну частоту сучасних кремнієвих транзисторів з такою ж довжиною затвора (ауд 40 ГГц).
Близька продуктивність була досягнута для елементів на основі графену, отриманого з природного графіту. Це доводить, що високою продуктивністю можуть володіти елементи з графена, отриманого різними способами.