پنج شنبه, ۱ اسفند ۱۳۸۷

ساخت سریع‌ترین ترانزیستور گرافنی

محققان شرکت IBM اعلام کرده‌اند که موفق به ساخت ترانزیستورهای اثرمیدانی گرافنی در
فرکانس‌های گیگاهرتزی و دستیابی به بالاترین فرکانس‌های گزارش‌شده با استفاده از
مواد الکترونیکی جدید غیرسیلیکونی تا به امروز شده‌اند.
این موفقیت می‌تواند سنگ بنایی در برنامه‌ی CERA (الکترونیک کربنی برای کاربرد‌های
فرکانس رادیویی) باشد که از سوی DARPA به‌عنوان بخشی از تلاش‌ها برای توسعه‌ی
افزاره‌های مخابراتی نسل جدید، حمایت مالی می‌شود.
گرافن شکل خاصی از گرافیت است که شامل یک لایه اتم کربن در یک شبکه‌ی لانه‌زنبوری
است. گرافن به‌دلیل خواص الکترونیکی غیر معمولش مورد توجه جهانی قرار گرفته، تا
آنجا که ممکن است منجر به ترانزیستورهایی شود که بسیار سریع‌تر از ترانزیستورهای
امروزی باشند.
این کار با همکاری‌های بین‌رشته‌ای در مرکز تحقیقات واتسون IBM انجام شده‌است. به
گفته‌ی محققان IBM که مشغول کار روی این پروژه هستند، استفاده از مواد جدید و
مینیاتوری کردن ترانزیستورها، تبدیل به نیروی محرکی برای بهبود عملکرد تراشه‌های
الکترونیکی نسل جدید شده‌است.

سرعت عمل یک ترانزیستور از طریق اندازه‌ی افزاره و سرعت حرکت الکترون‌ها تعیین
می‌شود. وابستگی به اندازه باعث شده کوچک‌ترکردن ترانزیستورهای سیلیکونی در
صنعت نیمه‌رسانا مهم جلوه کند. مزیت کلیدی گرافن ـ که برای رسیدن به
ترانزیستورهای پرسرعت با عملکرد بالا مهم است‌ ـ سرعت انتشار بسیار بالای
الکترون‌ها در آن‌ است.
هم‌اکنون، دانشمندان IBM ترانزیستورهای اثر میدانی گرافنی نانومقیاسی ساخته‌اند
و عملکرد آنها را در بازه‌ی فرکانسی گیگاهرتز نشان داده‌اند؛ اما نکته‌ی مهم،
وابستگی عملکرد افزاره به اندازه‌ی آن است که، برای اولین بار تأیید شده‌است.
این گروه دریافته‌است که فرکانس عملکرد افزاره با کاهش ابعادش افزایش می‌یابد و
برای ترانزیستورهای گرافنی با طول درگاه (گیت) ۱۵۰ نانومتر به فرکانس قطع ‌کردن
۲۶ گیگاهرتز می‌رسد؛ این بالاترین فرکانسی است که تا به امروز برای گرافن به
‌دست آمده‌است.
این محققان پیش‌بینی می‌کنند با بهبود مواد دی‌الکتریکی گیت بتوانند عملکرد این
ترانزیستورهای گرافنی را باز هم افزایش دهند. به عقیده‌ی آنها با یک ترانزیستور
گرافنی بهینه‌شده با طول گیت ۵۰ نانومتر، حتی فرکانس‌های تراهرتز نیز قابل
دسترسی خواهد بود. آنها در مرحله‌ی بعدی کارشان به دنبال طراحی مدارهای فرکانس
رادیویی بر اساس این ترانزیستورهای کارامد هستند.
این محققان نتایج خود را تحت عنوان «عملکرد ترانزیستورهای گرافنی در فرکانس‌های
گیگاهرتز» در مجله‌ی Nano Letters منتشر کرده‌اند.