Ученые Samsung создали сверхэффективный транзистор на базе графеновой пленки с барьером Шоттки


Корейские и американские физики разработали графеновый транзистор с крайне низким током утечки, так называемый барристор, и использовали его для создания нескольких простейших логических схем.

Схемы на основе этого транзистора реализуют операцию инвертирования и сложения. Результаты опубликованы в журнале Science.

Максимальная производительность обычных кремниевых интегральных схем и их графеновых «наследников» ограничивается так называемыми токами утечки — «несанкционированным» движением электронов через транзисторы в выключенном состоянии. Утечка электронов генерирует тепловую энергию и вынуждает инженеров увеличивать напряжение тока, что еще раз усиливает нагрев микросхемы. Дальнейшая миниатюризация кремниевых транзисторов крайне затруднена из-за роста токов утечки.

Группа физиков под руководством Хюн-чона Чхуна (Hyun-Jong Chung) из Института технологий компании Samsung в городе Йонъин (Корея) разработала новую модель графенового транзистора, лишенного этой проблемы, реализовав эффект барьера Шоттки в графеновой электронике. Барьером Шоттки называется особый феномен, возникающий при контакте полупроводника с пластинкой из некоторых металлов. Высокая электропроводность металла и относительно низкая проницаемость полупроводника создают особый барьер на границе контакта, ускоряющий движение электронов из полупроводника в металл и препятствующий обратному току электричества. Данное свойство широко используется при создании выпрямителей тока, диодов и некоторых электронных приборов.

Чхун и его коллеги заметили, что комбинация из графеновой пленки и полупроводника обладает свойствами барьера Шоттки с некоторыми дополнительными положительными эффектами, которые не возникают при использовании обычных материалов. Они использовали открывшиеся им возможности для создания нового типа транзистора — графенового барристора.

Данное устройство представляет собой «слоеный пирог» из нескольких элементов — подложки из оксида кремния, трех золотых электродов, графеновой пленки, изолятора и специально обработанного кремния. В этом случае графен выступал в качестве металла, а кремний — в роли полупроводника. Физики изготовили экспериментальный прототип диода и убедились, что его свойства соответствуют тем, которые были предсказаны в результате компьютерного моделирования. После этого ученые «напечатали» несколько тысяч графеновых барристоров при помощи обычной технологии изготовления интегральных схем и использовали их для создания примитивных логических схем.

Как утверждают исследователи, такое устройство может работать как обычный полевой транзистор, на базе которых построено подавляющее большинство современных электронных приборов. По оценкам исследователей, отношение тока в транзисторе во включенном и выключенном состоянии составляет 10 тыс. к одному, что сближает его с прототипом графенового транзистора, который был представлен миру Константином Новоселовым и Андреем Геймом в феврале 2012 г.

«Результаты работы наших вычислителей (на базе барристоров) показали, что такие базовые элементы могут применяться доля создания высокоскоростных электронных приборов», — заключают авторы статьи.

Источник: РИА Новости

Читайте также:
Графен в электронике: сегодня и завтра
Фотодетектор на графене с квантовыми точками

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *