ترانزیستور گرافنی روی بستر شبه الماسی

طبق گفته پژوهشگران در آمریکا کربن شبه الماسی می‌تواند بستر ایده‌آلی برای ترانزیستورهای گرافنی باشد. این پژوهشگران افزاره‌های گرافنی پیشرفته‌ای ساخته‌اند که بسامد قطع بالایی برابر با ۱۵۵ گیگاهرتز و کوتاه‌ترین طول گیتی برابر با ۴۰ نانومتر دارند. این ترانزیستورهای اثر میدانی در بسامدهای رادیویی کار می‌کنند و بنابراین می‌توان آنها در ارتباط‌های بی‌سیم استفاده کرد.

طبق گفته پژوهشگران در آمریکا کربن شبه
الماسی می‌تواند بستر ایده‌آلی برای ترانزیستورهای گرافنی باشد. این
پژوهشگران افزاره‌های گرافنی پیشرفته‌ای ساخته‌اند که بسامد قطع بالایی
برابر با ۱۵۵ گیگاهرتز و کوتاه‌ترین طول گیتی برابر با ۴۰ نانومتر دارند.
این ترانزیستورهای اثر میدانی در بسامدهای رادیویی کار می‌کنند و بنابراین
می‌توان آنها در ارتباط‌های بی‌سیم استفاده کرد.

ترانزیستورهای ساخته شده از گرافن را می‌توان در افزاره‌های میکروالکترونیک
بسامد رادیویی برای ارتباط‌های بی‌سیم استفاده کرد. این افزاره‌ها را با
انتقال صفحه‌های گرافنِ با کیفیت تولید شده بوسیله تکنیکی بنام ترسیب بخار
شیمیایی (CVD)، روی یک بستر عایق مناسب از قبیل دی‌اکسید سیلیکون می‌توان
ساخت. با این حال هنوز این مشکل وجود دارد که بستر به دلیل پخش حامل‌های
بار (الکترون‌ها و حفره‌ها) در گرافن، خواص الکترونیکی آن را به شدت تنزل
می‌دهد. این پخش که سرعت الکترون‌ها و حفره‌ها را به شدت محدود می‌کند،
ناشی از برهم‌کنش بین گرافن و ماده بستر دی‌الکتریک است.

 

اکنون فااِدن آووریس و همکارانش در IBM راه‌حلی
برای این چالش پیدا کرده‌اند. این گروه کربن شبه الماس را بعنوان لایه
بالایی بستر استفاده کرد. کربن شبه الماس که اخیرا به صورت گسترده در صنعت
نیمه‌رسانا استفاده می‌شود، بوسیله تکنیک ترسیب بخار شیمیایی تولید می‌شود.
این ماده کربنی یک ماده دی‌الکتریک غیرقطبی است، بنابراین بارهای الکتریکی
را بدام نمی‌اندازد و مانند دی‌اکسید سیلیکون آنها را پخش نمی‌کند. همچنین
ساخت این ماده ارزان است، مقدار زیادی از آب را جذب نمی‌کند، و ضریب هدایت
حرارتی عالی دارد.

آووریس گفت: بسامد قطعی (cut-off) که ما بدست آوردیم، بزرگ‌ترین بسامد قطعی
است که تاکنون برای ترانزیستورهای ساخته شده از گرافن بدست آمده است. با
این حال، این مقدار حداکثر مقداری نیست که می‌توان به آن رسید، زیرا کیفیت
گرافنی که ما استفاده کردیم نسبتا کم بود (تحرک حامل بار در آن کمتر از
cm2/Vs 1000 بود).

ترانزیستورهای بسامد بالا را می‌توان در گستره وسیعی از کاربردها، استفاده
کرد، اما اغلب در ارتباط‌ها برای مثال تلفن‌های همراه، اینترنت و رادار
استفاده می‌شوند. در تصویربرداری پزشکی، حسگرها و امنیت نیز مفید هستند.
نکته مهم دیگر این است که این ترانزیستور جدید در دماهای بسیار پایین نیز
بخوبی کار می‌کند و بنابراین آن را می‌توان در محیط‌های سرد از قبیل فضا
نیز بکار برد.

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature منتشر
کرده‌اند.