تولید سوئیچ گرافنی جدید توسط محققان آلمانی

طراحی این سوئیچ گرافنی که توسط تیم اشترمایر، ماکس لم، و همکارانشان در AMO در
آخن ساخته شده است، با طراحی ترانزیستور سیلیکونی تفاوت چندانی ندارد. این
پژوهشگران گرافن را که از لایه لایه کردن گرافیت به دست آمده بود، روی یک ویفر
سیلیکونی پوشیده شده با SiO2 رسوب دادند. سپس الکترودهای منبع و خروجی را به
این ابزار افزودند.

این دانشمندان پس از این کار، گرافن را با یک عایق گیت اکسید سیلیکونی و
الکترود گیت بالایی پوشاندند. اشترمایر توضیح می‌دهد: «ما بر این باوریم که
زمانی که ولتاژهای بالا به گیت بالایی اعمال می‌کنیم، یک واکنش شامل اجزای
مرتبط با آب در گیت اکسید با گرافن زیرین القا می‌شود».

در حالت عادی الکترون‌های pi در گرافن غیرمستقر بوده و به همین دلیل گرافن یک
رسانای بسیار خوب است. بنا بر گفته محققان، زمانی که این ابزارها خاموش
می‌شوند، اجزای مرتبط با آب توسط گرافن و به صورت شیمیایی جذب می‌شوند. این امر
باعث می‌شود الکترون‌های pi در گرافن مستقر شده و در نتیجه رسانایی آن از بین
می‌رود. اشترمایر می‌گوید: «اعمال ولتاژ مناسب روی گیت بالایی یا حرارت دادن
گرافن با استفاده از پالس‌های جریان موجب جدا شدن اجزای متصل شده گردیده و
رسانایی گرافن را بازمی‌گرداند».

سوئیچ مقاومتی

بنابر گفته اشترمایر این سوئیچ مقاومتی جدید مبتنی برکربن می‌تواند در
حافظه‌های غیرفرار مورد استفاده قرار گرفته و به یک حافظه تغییر فاز شباهت
یابد. با این حال به لطف نسبت خاموش به روشن بالاتر از ۶ ۱۰، سوئیچ گرافنی
می‌تواند امکان تولید حافظه چندسطحی را ایجاد کند.

این گروه پژوهشی در حال حاضر مشغول تحقیق روی کنترل بهتر، بهبود سرعت سوئیچ‌زنی
و برگشت‌پذیری این ابزار است.

اشترمایر می‌گوید: «قابل توجه است که گرافن کاملاً مستعد ایجاد تغییرات سطحی
برگشت‌پذیر کنترل‌شده می‌باشد. همچنین هیجان‌انگیز است که مولکول‌ها می‌توانند
با حفظ ویژگی‌های الکترونیکی گرافن روی آن جذب و واجذب شوند. این خاصیت
می‌تواند در کاربردهای جدیدی مورد استفاده قرار بگیرد که تاکنون غیرممکن شمرده
می‌شدند». از جمله این کاربردها می‌توان به حافظه‌های غیرفرار، حسگری، و
ابزارهای منطقی چندسطحی اشاره کرد.

نتایج این پژوهش که به عنوان بخشی از پروژه ALEGRA انجام شده است، در IEEE
Electron Device Letters منتشر شده است.