Логин:   Пароль:  

Соцсети



Ещё в разделе
Опрос

Как вам наш ресурс ?

Отлично
Хорошо
Удов.
Плохо


Результаты
Все опросы

Партнёры

Разработан опытный образец транзистора на основе графена

Благодаря усилиям группы ученых из Швеции и Германии разработан опытный образец миниатюрного транзистора. В качестве основы для новинки были использованы графен и особое соединение углерода и кремния. Для работы транзистора не требуются какие-либо металли
Автор: Роман Галиброда
Написал: halibroda Дата: 2012-07-27 06:43
Благодаря усилиям группы ученых из Швеции и Германии разработан опытный образец миниатюрного транзистора. В качестве основы для новинки были использованы графен и особое соединение углерода и кремния. Для работы транзистора не требуются какие-либо металлические электроды. Подробности разработки и «рецепт» сборки опубликовал научный журнал Nature Communications.


Известно, что производительность современных электронных чипов на основе кремния ограничена токами утечки, то есть неконтролируемым перемещением отдельных электронов между транзисторами, когда устройство выключено. Таким же недостатком обладают и более совершенные графеновые транзисторы. Ввиду этого разработки, направленные на дальнейшее уменьшение линейных размеров транзисторов, затруднены, поскольку при миниатюризации токи утечки возрастают еще больше.

Решить данную проблему удалось ученым под началом Хайро Вебера из Университета Фридриха-Александра (Эрланге, Германия). Разработчики представили общественности новаторский способ исполнения транзистора – в качестве основных материалов были применены графен и карбид кремния. Устройство выглядит как обычный полевой транзистор, однако при детальном рассмотрении видны следы глубокой модернизации. Так, вместо металлических электродов использовались небольшие графеновые пластинки, соединенные с полупроводником из карбида кремния.

Ученые отметили, что различные фрагменты графена могут выполнять разные функции в зависимости от типа соединения между ними и подложкой на углеродно-кремниевой основе. Например, если между полупроводником и графеном имеет место прочная химическая связь, то образовавшийся контакт способен проводить электрический ток. Если прочные химические связи отсутствуют, то графеновая полоска приобретает свойства так называемого барьера Шоттки – уникального явления, которое возникает при контакте полупроводника и пластинки из определенных металлов. В результате этого явления из-за высокой электропроводности металла и низкой проницаемости полупроводника возникает барьер в области контакта. Такое явление способствует ускорению электронов, движущихся от полупроводника к металлу, но вместе с этим препятствует обратному проходу электрического тока. Такие свойства барьера Шоттки уже давно используются для разработки диодов, выпрямителей тока и других электронных устройств.

В своей разработке ученые также использовали явление барьера Шоттки – был создан особый транзистор, состоящий из двух химически связанных пластинок графена, а также одного графенового барьера. Таким образом, проводящие электрический ток пластинки выступали в качестве транзисторных входа и выхода, а барьер служил затвором, или звеном, управляющим проводимостью.

После сборки миниатюрного транзистора устройство было подвергнуто испытаниям при различных температурных режимах и напряжении тока. Эксперименты показали, что транзистор на основе графена и карбида кремния обладал довольно низкими показателями утечек тока при комнатной температуре. По результатам измерений отношение силы тока в активном состоянии к силе тока в неактивном состоянии составило 12000:1. При более низких температурах это соотношение увеличивалось в разы. Так, при температуре -53°C соотношение уже составляло 74000:1.

После серии испытаний ученые сделали вывод, что новые графеновые транзисторы способны работать на достаточно высоких частотах – от 1 МГц и даже выше. В дальнейшем полезные свойства барьера Шоттки планируется использовать еще более эффективно, что позволит прогнозировать скорое устаревание классических чипов на основе кремния и их замену на совершенно новые и более быстрые графеновые чипы.

Стоит напомнить, что графен был создан сравнительно недавно выходцами из России А. Геймом и К. Новоселовым, за что оба физика были удостоены Нобелевской премии в 2010 г. Графен представляет собой уникальный и прочный материал, обладающий особыми электрическими свойствами и состоящий из одного единственного слоя атомов углерода. Геометрически структура графена напоминает пчелиные соты, а соединенные атомы углерода имеют прочные химические связи. Материал является достаточно перспективным в использовании во многих отраслях науки и техники.



Похожие страницы :

Рейтинг:
Комментарии: (0)

Пока комментариев нет
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.04 секунды