یک تیم تحقیقاتی موفق به ارائه راهبرد جدیدی برای ساخت ترانزیستورهای گرافنی شده است. در این روش دیگر نیاز به وجود باندگپ در ساختار گرافن نیست.
راهبرد جدید برای ساخت ترانزیستورهای گرافنی
یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه کالیفرنیا موفق به حل مشکلی شده که پیش از این از آن به عنوان سدی در مسیر استفاده از گرافن در ادوات الکترونیکی نامبرده میشده است. گرافن مادهای تک لایه از جنس کربن است که دارای خواص الکترونیکی منحصر به فردی است برای مثال این ماده هدایت الکتریکی و گرمایی بسیار بالایی دارد. با تمام این مزایا، گرافن فاقد باندگپ انرژی است ویژگی که موجب میشود گرافن خواص نیمههادی پیدا کند. وجود باندگپ باعث جدا شدن الکترون از حفره شده و به ترانزیستور اجازه میدهد تا بتواند روشن و خاموش شود.
ساخت ترانزیستور با استفاده از گرافن میتواند سرعت این ادوات را افزایش دهد اما به دلیل عدم وجود باند گپ، الکترون و حفره با هم ترکیب شده و موجب اتلاف انرژی میشود. تلاشهای بسیاری برای ایجاد باندگپ در گرافن صورت گرفته است برای این کار محققان از محدودسازی کوانتومی و عاملدار کردن سطح استفاده کردهاند اما توفیق زیادی در این مسیرها حاصل نشده است. این شکستها کار را به جایی رساند که دانشمندان با خود اندیشیدند که آیا استفاده از گرافن در الکترونیک امکانپذیر خواهد شد یا خیر؟
الکساندر بالاندین و همکارانش از دانشگاه کالیفرنیا راه حلی برای این مشکل ارائه کردند. بالاندین میگوید بیشتر پژوهشگران تلاش دارند تا گرافن را به نحوی تغییر دهند تا این ماده برای استفاده در حوزه نیمههادی و ساخت مدار مناسب شود. این کار موجب زوال ویژگیهای گرافن میشود برای مثال راهبردهای استفاده شده برای ایجاد باند گپ در نهایت منجر به کاهش حرکت الکترون میشود این در حالی است که باندگپ ایجاد شده نیز به قدر کافی بزرگ نیست. برای حل این مشکل ما تصمیم گرفتیم از یک راهبرد جایگزین استفاده کنیم، برای این کار به جای تغییر ساختار گرافن، نحوه پردازش اطلاعات را تغییر دادیم.
این گروه مقاومت دیفرانسیلی منفی را برای ساخت ترانزیستور از گرافن انتخاب کردند. این مقاوت تحت ولتاژهای ویژهای ایجاد میشود. در سیستمهای رایج از منطق صفر و یک برای پردازش اطلاعات استفاده میشود اما در این سیستم جدید از ویژگیهای خاص جریان-ولتاژ برای ساخت ترانزیستور استفاده میشود.
شبیهسازیهای انجام شده در این گروه نشان میدهد که ترانزیستورهای تولید شده با این روش میتواند در مقیاسهای نانومتری باشند.
