پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا موفق به طراحی و مدل‌سازی یک نوع مدار و ترانزیستور لایه نازک شدند. این ترانزیستور روی صفحه گرافنی ایجاد می‌شود. در صورت ساخت این ترانزیستور، می‌توان از آن برای تولید ادوات الکترونیکی انعطاف‌پذیر با کارایی بالا و همچنین ادوات الکترونیکی شفاف استفاده کرد.
طراحی و مدل‌سازی ترانزیستورهای مبتنی بر گرافن
در حال حاضر از مواد توده‌ای برای ساخت ترانزیستورهای CMOS استفاده می‌شود اما مواد توده‌ای دارای محدودیت‌هایی هستند به طوری که از یک حد بیشتر نمی‌توان ترانزیستورها را کوچک کرد. یکی از دلایل این محدودیت، مقاومت تماسی میان ترانزیستورها است که با کوچک شدن آنها اتفاق می‌افتد. در صورت بروز این مشکل، ترانزیستورها انرژی بیشتری مصرف کرده و گرمای بیشتری را آزاد می‌کنند.
گرافن مدت‌هاست که به‌عنوان گزینه‌ای برای حل این مشکل در نظر گرفته شده‌است. ترانزیستورهای گرافنی نانومقیاس می‌توانند جایگزین ترانزیستورهای سیلیکونی شوند. کاستاو بنیجی از محققان این پروژه می‌گوید: گرافن دارای ساختار لایه نازک است و همچنین می‌توان باندگپ آن را به دلخواه تغییر داد. برای این کار باید از لیتوگرافی استفاده کرد، نانوروبان‌های گرافنی کم عرض دارای خواص نیمه‌هادی بوده در حالی که نانوروبان‌های پهن‌تر دارای خواص فلزی هستند. بنابراین از گرافن می‌توان به‌عنوان ماده اولیه برای طراحی قطعات مختلف استفاده کرد. این گروه تحقیقاتی با استفاده از مدل‌سازی موفق به طراحی ترانزیستور گرافنی شدند. آنها نتایج کار خود را در نشریه Applied Physics Letters به چاپ رساندند.
جیواهو کانگ می‌گوید: کلید موفقیت ما در طراحی و بهینه‌سازی این ترانزیستورها، ارزیابی دقیق انتقال بار الکتریکی از میان ادوات مبتنی بر نانوروبان گرافنی است.
این گروه تحقیقاتی از روشی موسوم به تابع سبز غیرتعادلی برای ارزیابی عملکرد مدارات پیچیده استفاده کردند. فیلیپ کیم از دانشگاه کلمبیا درباره این پژوهش می‌گوید: این پروژه راه حلی را برای مشکل مقاومت تماسی ارائه کرد که در فناوری نیمه‌هادی رایج، بسیار مشکل‌ساز است. این طراحی می‌تواند فرآیند تولید آی‌سی‌ها را بسیار ساده کند.
این گروه در نتایج کار خود نشان دادند که مدار طراحی شده آنها دارای حاشیه نویز بیشتری نسبت به دیگر ترانزیستورها است، همچنین مصرف انرژی در این ترانزیستورهای جدید کمتر از همتایان CMOS است.
محققان امیدوارند تا این پژوهش الهام‌بخش گروه‌های تحقیقاتی دیگر در طراحی ادوات مبتنی برگرافن باشد. حمایت مالی این پروژه توسط بنیاد ملی علم آمریکا انجام شده‌است.
