211service.com
Grafeno tranzistoriai, galintys veikti pūslių greičiu
IBM sukūrė grafeninius tranzistorius, kurie silicinius palieka dulkėse. Prototipiniai įrenginiai, pagaminti iš atomo storio anglies lakštų, veikia 100 gigahercų dažniu, o tai reiškia, kad jie gali įsijungti ir išjungti 100 milijardų kartų per sekundę, maždaug 10 kartų greičiau nei greičiausi silicio tranzistoriai.
Greiti jungikliai: Šios tranzistorių matricos, atspausdintos ant silicio karbido plokštelės, veikia 100 gigahercų greičiu.
Tranzistoriai buvo sukurti naudojant procesus, suderinamus su esama puslaidininkių gamyba, ir ekspertai teigia, kad jie galėtų būti išplėsti, kad per ateinančius kelerius metus būtų pagaminti tranzistoriai, skirti didelio našumo vaizdo, radarams ir ryšių įrenginiams, o per dešimtmetį – greitiems kompiuterių procesoriams. arba taip.
Tyrėjai anksčiau yra gaminę grafeno tranzistorius naudodami daug pastangų reikalaujančius mechaninius metodus , pavyzdžiui, atplėšdami grafeno lakštus nuo grafito; greičiausi tokiu būdu pagaminti tranzistoriai pasiekė net 26 gigahercų greitį. Panašiais metodais pagaminti tranzistoriai neprilygsta šiems greičiams.
Tranzistorių auginimas ant plokštelių ne tik pagerina našumą, bet ir yra labiau komerciškai įmanomas, sakoma Phaedon Avouris , nanoskalės mokslo ir technologijų grupės vadovas IBM Watson tyrimų centre Ossininge, NY, kur buvo atliktas darbas.
Galiausiai grafenas gali pakeisti silicį didelės spartos kompiuterių procesoriuose. Kiekvienais metais kompiuteriams vis greitėjant, silicis vis labiau artėja prie savo fizinių ribų, o grafenas yra perspektyvus pakaitalas, nes elektronai per medžiagą juda daug greičiau nei per silicį. Net ir neoptimizavus dizaino, šie tranzistoriai jau 2,5 karto geresni už silicį, sakoma Yu-Ming Lin , kitas IBM Watson tyrėjas, bendradarbiavęs su Avouris.
Kiti tyrėjai pagamino labai greitus tranzistorius naudodami brangias puslaidininkines medžiagas, tokias kaip indžio fosfidas, tačiau šie įrenginiai veikia tik esant žemai temperatūrai. Teoriškai grafenas turi medžiagų savybių, reikalingų tam, kad kambario temperatūroje tranzistoriai veiktų terahercų greičiu.
IBM mokslininkai išaugino grafeną ant dviejų colių silicio karbido plokštelės paviršiaus. Procesas prasideda, kai jie kaitina plokštelę, kol silicis išgaruoja, palikdamas ploną anglies sluoksnį, žinomą kaip epitaksinis grafenas. Ši technika buvo naudojama tranzistorių gamybai ir anksčiau, tačiau IBM komanda patobulino procesą naudodama geresnes medžiagas kitoms tranzistoriaus dalims, ypač izoliatoriui.
Grafeno savybės yra labai jautrios jo aplinkai, sako Linas. Štai kodėl IBM grupė sutelkė dėmesį į naujo izoliacinio sluoksnio - tranzistoriaus dalies, kuri apsaugo nuo trumpojo jungimo, projektavimą. Jie nustatė, kad tarp dielektriko ir grafeno pridėjus ploną polimero sluoksnį, pagerėjo našumas. Darbas aprašomas šią savaitę žurnale Mokslas .
Valteris de Heras fizikos profesorius, dirbantis su epitaksiniu grafenu, fizikos profesorius, dirbantis su epitaksiniu grafenu, teigia, kad IBM įrenginys yra svarbus įvykis dėl savo greičio ir dėl to, kad jis buvo pagamintas naudojant praktinius gamybos metodus. Jis sako, kad tai ne „pie-in-the-dang“ dalykas, tai tikra. Ši plėtra tikrai netrukus virs komunikacijos įrenginiu.
Galima taikyti tas pačias apdorojimo technologijas, kad priartėtų prie produkto, sako Avouris. Praėjusiais metais ta pati IBM grupė ir nepriklausoma grupė HRL laboratorijos Malibu, Kalifornijoje, abu gamino 10 gigahercų grafeno tranzistorius, naudodami metodą, vadinamą mechaniniu šveitimu. Šis procesas apima sluoksnių nulupimą nuo mažo grafito gabalėlio, kol lieka vienas atomo storio lakštas, tada padėkite jį ant pagrindo ir išpjaustykite, kad susidarytų tranzistorius. Šio metodo problema yra ta, kad jis kenkia grafeno elektrinėms savybėms ir nėra komerciškai keičiamas, sako Avouris.
Pirmieji grafeno tranzistorių pritaikymai greičiausiai bus kaip jungikliai ir stiprintuvai analoginėje karinėje elektronikoje. Iš tiesų, IBM grupės darbą iš dalies remia Gynybos pažangių tyrimų projektų agentūra. Tačiau mokslininkai teigia, kad praeis metai, kol bendrovė pradės komercinę anglies elektronikos plėtrą.
De Heer pažymi, kad IBM įrenginiai dar nesuvokia viso grafeno potencialo. Atidžiai kontroliuodama augimo sąlygas, jo grupė pagamino grafeną, kuris elektronus praleidžia 10 kartų greičiau nei IBM komandos naudojama medžiaga. Šis aukštesnės kokybės grafenas teoriškai galėtų būti naudojamas terahercų greitį pasiekiantiems tranzistoriams gaminti, nors de Heeras teigia, kad didinant mastelį daug dalykų gali suklysti.
„Avouris“ teigia, kad IBM komanda stengsis pagerinti savo tranzistorių greitį juos sumažindama. Tie, kuriuos jis gamino iki šiol, yra 240 nanometrų ilgio, o tai yra gana didelis – silicio elektroniniai komponentai yra iki maždaug 20 nanometrų. Avouris taip pat mano, kad jų veikimą būtų galima pagerinti ploninant izoliacinį sluoksnį. Kitas žingsnis yra pabandyti integruoti šiuos tranzistorius į tikrai veikiančią grandinę, sako jis.