不足しているスイッチ:作成された高性能モノリシックグラフェントランジスタ

グラフェンシート

トップレベルの研究グループが発表することなく、一日が過ぎることはほとんどありません いくつか ある種のグラフェン関連のブレークスルーですが、これは大きな問題です。ドイツのエアランゲン-ニュルンベルク大学の研究者たちは、シンプルなリソグラフィエッチングプロセスを使用して高性能のモノリシックグラフェントランジスタを作成しました。これは、最終的にポストシリコンエレクトロニクスへの道を開く欠けているステップかもしれません。

おそらくご存じのように、グラフェンには、最も優れた導電性材料であるなど、望ましい特性の長くて素晴らしいリストがあります。理論的には、IBMやUCLAなどの初期のデモによると、グラフェントランジスタは高速でスイッチングできる必要があります 100GHzと数テラヘルツの間。問題は、グラフェンにはバンドギャップがないことです。これは、電圧に応じてオンとオフを切り替える固有の機能です。シリコンのような天然の半導体ではないため、これらからトランジスタを構築するのは非常に困難です。今まで!



グラフェン/炭化ケイ素トランジスタ

研究者が採用したプロセスは非常に簡単です。基本的に、シリコンカーバイド(よく理解されている半導体でもあるシリコンと炭素の単純な結晶)を焼成することにより、シリコン原子を結晶の層から追い出し、グラフェンの単一層を残すことができます。ただし、グラフェンの層自体は役に立たない。実際のトランジスタを作成するには、ソース、ドレイン、ゲートが必要です。これを行うには、リソグラフィマスクを配置し、反応性イオンエッチングを使用して各トランジスタを定義します。もう1つの重要な点は、中央のグラフェンチャネルの成長中に水素ガスを導入し、それをコンタクト(ソース/ドレイン)グラフェンからゲートグラフェンに変えたことです。出来上がり:炭化ケイ素とそのおいしいバンドギャップが導電層として機能するグラフェントランジスタ。

さて、残念ながら、研究者たちは彼らの研究を 非常に 大規模—各トランジスタの幅は約100マイクロメートル、つまり100,000 nmです。このグラフェントランジスタの速度を正確に測定することはできません。研究者たちは、現在の性能は「金属-半導体電界効果トランジスタのカットオフ周波数の教科書予測とよく一致している」と述べていますが、非常に単純な変更によって「約30倍」性能が向上する可能性があることも指摘しています。



メイン エアランゲンニュルンベルク大学がグラフェントランジスタを必死に必要とする「欠けているスイッチ」を提供しているということです。現在、IBMやIntelなどの実際の半導体メーカーが、従来のシリコンエレクトロニクスと競合する、または打ち負かすことができるサイズまでプロセスを縮小する必要があります。

続きを読む Nature Communications:doi:10.1038 / ncomms1955、または詳細を読む ポストシリコンエレクトロニクス

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