211service.com
Geresni grafeno tranzistoriai
IBM mokslininkai atrado būdą, kaip masiškai pagerinti tranzistorių, pagamintų iš dvimatės anglies medžiagos grafeno lakštų, veikimą: jie sukrauna juos. Padėję du grafeno sluoksnius vienas ant kito, jie nustatė, kad jie gali sumažinti įrenginio elektrinį triukšmą 10 kartų.
Dviaukštis: IBM mokslininkai nustatė, kad jie gali žymiai sumažinti triukšmą grafeno įrenginiuose, sudėdami du sluoksnius. Čia triukšmas, sukurtas iš vieno grafeno sluoksnio (kairėje), lyginamas su dviejų sluoksnių (dešinėje) triukšmu.
Išvados gali padėti suvokti grafeno pagrindu pagamintus lustus, kurie veikia greičiau, yra kompaktiškesni ir sunaudoja mažiau energijos nei šiandieniniai silicio lustai. Yu-Ming Lin , mokslininkas IBM T. J. Watson tyrimų centras , Yorktown Heights mieste, NY. IBM mokslininkai taip pat tiria kitus perspektyvius silicio įpėdinius, pavyzdžiui, į grafeną panašius anglies nanovamzdelius. Grafenas, pagamintas vien iš anglies atomų, išdėstytų vieno atomo storio korio struktūroje, turi daug savybių, dėl kurių jis yra patrauklus elektronikai, ypač tranzistoriams, skleidžiantiems radijo dažnio signalus. Tačiau iš šios medžiagos sukurtus tranzistorius vargina triukšmas, todėl jų skleidžiami signalai nėra idealūs ryšiams. Tyrėjų atradimas gali padėti grafeno tranzistorius paversti praktiškais.
Puslaidininkių pramonė labai plačiai ieško naujų medžiagų, kurios galėtų pranokti silicį, sako Linas. Pasak jo, grafenas yra vienas iš pagrindinių kandidatų, nes esant tam tikrai įtampai, grafenas gali nešti daug didesnę srovę, nes elektronai grafene tiesiog juda greičiau nei silicyje.
Šis padidintas elektronų mobilumas, paprastai nuo 50 iki 500 kartų greitesnis nei silicio, leidžia apdoroti daugiau informacijos su mažesne galia, o tai užtikrina itin greitą perjungimo greitį. Grafenas taip pat gali būti supjaustytas iki daug mažesnių dydžių nei silicis, todėl tranzistoriai ir lustai gali būti kompaktiškesni.
Tačiau yra rimtas iššūkis iš grafeno pagaminti mažus, praktiškus prietaisus, sako Pablo Jarillo-Herrero , MIT grafeno tyrinėtojas. Viena iš pagrindinių problemų, kai įrenginiai tampa vis mažesni, yra tai, kad triukšmas tampa vis didesnis, sako jis. Taip yra todėl, kad mažos srovės, tekančios per įrenginius, tampa vis jautresnės aplinkos poveikiui. Pavyzdžiui, šalia įrenginio esančios įkrautos dalelės gali turėti įtakos srovei, tekančiai per grafeną. Tai gali veikti kaip kliūtis srovės srautui, todėl ji gali nukreipti ir iškraipyti gaunamą signalą.
Tačiau Linas, dirbantis su kolega Phaedon Avouris , atrado, kad dviejų grafeno sluoksnių uždėjimas vieną ant kito turi netikėtą savybę žymiai sumažinti šią problemą. Rezultatai paskelbti naujausiame žurnalo numeryje Nano raidės .
Linas gamina grafeno sluoksnius naudodamas įprastą ir stebėtinai žemų technologijų metodą, žinomą kaip mechaninis šveitimas. Mes paimame juostos gabalėlį ir nulupame sluoksnį nuo grafito gabalo, sako Linas. Grafito struktūra iš esmės yra tokia pati kaip didelės grafeno krūvos, o anglies atomai turi natūralią tendenciją likti šiuose sluoksniuose. Taigi mes paprastai tiesiog kartojame procesą, kol galiausiai gauname vieną sluoksnį, sako jis.
Padėtas tarp dviejų elektrodų ant oksidinio pagrindo, šis išdėstymas sudaro lauko tranzistorių, pagrindinį lustų bloką. Tas pats metodas taikomas naudojant dviejų sluoksnių tranzistorių, tik šiek tiek sutrumpinamas šveitimo procesas, o galutinis grafeno sluoksnių skaičius nustatomas naudojant atominės jėgos mikroskopiją. Abu sluoksniai išlaiko pageidaujamas didelio elektronų mobilumo savybes. Tačiau dabar srovės, einančios per abu sluoksnius, susijungia taip, kad kiekvienas elektronas yra suporuotas su teigiamu krūviu, veiksmingai išlaikant jo kursą, sako Linas. Pora yra atspari atsitiktiniams teigiamiems ir neigiamiems medžiagų krūviams.
Nors grafeno tranzistorių triukšmo mažinimas yra svarbus žingsnis, reikia įveikti kitas kliūtis, pvz., rasti būdų, kaip pagaminti didelį kiekį didelio našumo grafeno tranzistorių, kol tokie įrenginiai bus paruošti komercializacijai.