Ученые из University of California разработали высокоскоростные транзисторы на основе графена. Устройства уже сейчас могут конкурировать с лучшими из доступных на рынке коммерческих транзисторов на основе кремния и в ближайшем будущем могут найти применение в высокочастотной электронике, например, в области микроволновых коммуникаций, высокочастотного отображения и радарных технологий.

Как известно, графен представляет собой двумерный лист атомов углерода, образующих плоскую гексагональную кристаллическую решетку. Мы уже неоднократно писали, что данный материал может стать отличной заменой для кремния в современных микро- и наноэлектронных устройствах. Ведь он обладает уникальными электронными и механическими свойствами, в частности, электроны в графене ведут себя как релятивистские частицы с нулевой массой покоя, перемещаясь по веществу с неожиданно большими скоростями (из-за присутствия лишь двух измерений в кристаллической структуре).

Графеновые компоненты уже существуют, к примеру, научные журналы уже ни раз сообщали о создании разных типов транзисторов на основе этого материала. Однако, техники производства, которые годами отрабатывались для кремниевых компонент, не могут быть столь же легко использованы в случае с графеном. Это связано с тем, что существующие техники основаны на введении в материал дефектов, изменяющих свойства полупроводника, но, в конечном счете, ухудшающих рабочие характеристики устройства.

К примеру, обычные методики производства полевых транзисторов металл-оксид-полупроводник (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors, MOSFET) подразумевает для формирования электродов использование так называемой «самосборной» структуры, гарантирующей, что электроды размещены в пространстве абсолютно точно. Однако, такие структуры неизбежно создают дефекты в кристаллической решетке графена, т.е. методика для нового типа электронных компонент принципиально не применима.

Группа ученых из University of California, похоже, решила эту проблему. Они предложили новый способ производства практически бездефектных электронных компонент из графена, в рамках которого в качестве вспомогательных электродов графенового транзистора используются покрытые алюминием нанопровода. Эти нанопровода производятся отдельно (на отдельном шаге), а после просто размещаются на поверхности устройства. Такой подход не вносит нежелательных дефектов в структуру графена.

Основные электроды при этом формируются методом «самосборки», в котором нанопровода используются в качестве «маски». Такой подход к производству позволяет дополнительно снизить общее сопротивление транзистора, что улучшает его рабочие характеристики.

Методика производства была отработана на транзисторах с параметрами, аналогичными существующим кремниевым аналогам (наиболее передовым в отрасли). Этот шаг уже продемонстрировал высокий потенциал предложенной методики. Теперь ученые планируют создать устройства с меньшим зазором между электродами, дабы повысить частоту его работы как минимум до 1 ТГц. Кроме того, планируется дальнейшее развитие техники в направлении создания транзисторов на основаниях большей площади, в том числе и на гибких подложках.