El interruptor que falta: se crean transistores de grafeno monolíticos de alto rendimiento

Hoja de grafeno

Casi no pasa un día sin que un grupo de investigación de alto nivel anuncie algunos tipo de avance relacionado con el grafeno, pero este es un gran desafío: investigadores de la Universidad de Erlangen-Nuremberg, Alemania, han creado transistores de grafeno monolíticos de alto rendimiento utilizando un proceso de grabado litográfico simple. Este podría ser el paso perdido que finalmente allana el camino hacia la electrónica posterior al silicio.

Como probablemente ya sabrá, el grafeno tiene una lista larga y maravillosa de propiedades deseables, incluido ser el material más conductor descubierto hasta ahora. En teoría, según las primeras demostraciones de empresas como IBM y UCLA, los transistores de grafeno deberían ser capaces de cambiar a velocidades entre 100 GHz y unos pocos terahercios. El problema es que el grafeno no tiene una banda prohibida, una capacidad innata para encenderse y apagarse, según el voltaje; no es un semiconductor natural, como el silicio, por lo que está resultando muy difícil construir transistores a partir de ese material. ¡Hasta ahora!

Transistor de carburo de silicio / grafeno



El proceso empleado por los investigadores es bastante sencillo. Básicamente, al hornear carburo de silicio, un simple cristal de silicio y carbono, que también resulta ser un semiconductor bien conocido, los átomos de silicio se pueden expulsar de la capa del cristal, dejando una sola capa de grafeno. Sin embargo, una capa de grafeno por sí sola es inútil; necesita fuentes, drenajes y puertas para producir un transistor real. Para ello, se coloca una máscara litográfica y se utiliza un grabado de iones reactivos para definir cada uno de los transistores. Otro punto clave fue la introducción de gas hidrógeno durante el crecimiento del canal de grafeno medio, convirtiéndolo de grafeno de contacto (fuente / drenaje) en grafeno de puerta. Voila: transistores de grafeno, con el carburo de silicio y su delicioso bandgap actuando como capa conductora.

Ahora, lamentablemente, debido a que los investigadores hicieron su trabajo en un muy a gran escala (cada transistor tiene alrededor de 100 micrómetros de ancho, o 100.000 nm), realmente no tenemos una medida precisa de qué tan rápido es este transistor de grafeno. Los investigadores dicen que el rendimiento actual 'se corresponde bien con las predicciones de los libros de texto para la frecuencia de corte de un transistor de efecto de campo de semiconductores metálicos', pero también señalan que cambios muy simples podrían aumentar el rendimiento 'en un factor de ~ 30'.

los principal Lo que pasa es que la Universidad de Erlangen-Nuremberg ahora ha proporcionado 'el interruptor faltante' que los transistores de grafeno tan desesperadamente necesitaban. Ahora dependerá de los fabricantes de semiconductores reales, como IBM o Intel, reducir el proceso a un tamaño que pueda competir, o superar, a la electrónica de silicio convencional.

Lee mas en Comunicaciones de la naturaleza: doi: 10.1038 / ncomms1955, o leer más sobre electrónica post-silicio

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