[Zohreh Gholami]

 ترانزیستورهای گرافنی

فیزیكدانان در آمریكا سریع‌ترین ترانزیستور گرافنی را با یك فركانس قطع‌كردن ۱۰۰‌گیگا هرتزی، ساخته‌اند. این دانشمندان می‌گویند كه می‌توان این افزاره را كوچك‌تر و بهینه‌ كرد، به‌طوری كه حتی از افزاره‌های مرسوم ساخته‌شده از سیلیكون، پیشی بگیرد. این ترانزیستور می‌تواند كاربردهایی در ارتباطات میكروموجی و سیستم‌های تصویربرداری داشته باشد.

گرافن به‌دلیل اینكه الكترون‌ها می‌توانند در سرتاسر آن با سرعت بسیار بالایی حركت كنند، برای استفاده در افزاره‌های الكترونیكی نویدبخش می‌باشد. حركت سریع الكترون‌ها در گرافن به این دلیل است كه آنها شبیه ذرات نسبیتی بدون جرم، عمل می‌كنند. این خاصیت و دیگر خواص مكانیكی و فیزیكی غیرمعمول، بدین معنی است كه می‌توان این ماده‌ی شگفت‌انگیز را در الكترونیك جایگزین سیلیكون كرد و برای ساخت ترانزیستور‌هایی سریع‌تر از ترانزیستور‌های امروزی، استفاده كرد.

یو- مینگ لین، پائدون آووریس و همكارانش در مركز تحقیقاتی واتسون IBM با گرم‌كردن یك ویفر كاربید سیلیكون (SiC) برای تولید یك لایه سطحی از اتم‌های كربن به شكل گرافن، ساخت ترانزیستور اثر میدانی (FET) خود را شروع كردند. آنها سپس الكترودهای خروجی و منبع را كه باهم موازی بودند، روی این گرافن ترسیب كردند، به‌طوری كه كانال‌هایی از گرافنی كه در معرض قرار داشت، بین این الكترود‌ها باقی ماندند. در مرحله بعد یك لایه عایق نازك روی این گرافن در معرض، بدون تأثیر گذاشتن بر خواص الكترونیكی آن، ترسیب داده شد. این مرحله در واقع ابداع این محققان است.

برای انجام این ترسیب، این گروه ابتدا برای حفاظت از گرافن یك لایه‌ی ۱۰ نانومتری از پلی‌هیدروكسی‌استایرن (یك پلیمر استفاده شده در فرآوری نیمه‌رسانای تجاری) روی آن ایجاد كردند. سپس یك لایه اكسیدی مرسوم ترسیب داده و روی آن یك الكترود گیت فلزی قرار دادند.

این فیزیكدانان می‌گویند كه طول این گیت حدوداً ۲۴۰ نانومتر است، اما در آینده می‌توان برای بهبود بیشتر عملكرد افزاره آن را كوچك‌تر كرد.

فركانس قطع‌كردن این ترانزیستور گرافنی از بهترین MOSFET‌های سیلیكونی با همان طول گیت، نیز بالاتر است. فركانس‌ قطع‌كردن این MOSFET‌ها برابر ۴۰ گیگا‌هرتز است. یكی از مزایای این ترانزیستور‌ این است كه برخلاف بیشتر ترانزیستور‌های گرافنی دیگری كه از ورقه‌های گرافنی ساخته شده‌اند، این افزاره با استفاده از روش‌هایی كه در صنعت نیمه‌رسانای مرسوم بكار برده می‌شوند، ساخته‌می‌شود.

نتایج این تحقیق در مجله‌ Science منتشر شده است