IBM утверждает, что графеновые транзисторы заменят кремний

IBM объявила а создании графеновых транзисторов. Прототип устройства, изготовленные из слоев углерода толщиной в атом, работают со скоростью 100 гигагерц - что означает, что они могут включать и выключать 100 миллиардов раз в секунду, это примерно в 10 раз быстрее, чем скорейшие транзисторы на кремнии.

Транзисторы были созданы с помощью процессов, которые совместимы с существующими для производства полупроводников, и эксперты говорят, что они могут быть расширены для производства транзисторов для высокопроизводительной работы с изображениями, радарами и коммуникационными устройств в течение следующих нескольких лет, а для компьютерных процессоров в течение десятилетия или около того.

Исследователи ранее делали графеновые транзисторы с использованием трудоемких механические методы, например, путем отшелушивания листа графена из графита; и самые быстрые транзисторы, сделанные таким образом, развивали скорости до 26 Ггц. Транзисторы с использованием подобных методов не удовлетворяют требованиям в более быстрой скорости.

"Выращивание" транзистора на пластине не только ведет к лучшей производительности, но и также более выгодно коммерческой точек зрения, говорит Фаетон Авоурис, лидер группы наноразмерных науки и техники из IBM Watson Research в Оссининге, Нью-Йорк, где была проведена такая работа.

В конечном счете, графен имеет потенциал, чтобы заменить кремний для высокой скорости процессора компьютера. Так как компьютеры становятся быстрее каждый год, а кремний все ближе и ближе к его физическому пределу, графен обеспечивает перспективу потенциальной замене, поскольку электроны движутся через этот материал гораздо быстрее, чем они делают через кремний. "Даже без оптимизации конструкции, эти транзисторы уже 2,5 раза лучше, чем кремний", говорит Ю-Минг Лин, еще один исследователь из IBM Watson, кто сотрудничал с Авоурис.

Другие исследователи делали очень быстрые транзисторы с использованием дорогостоящих полупроводниковых материалов, таких как фосфид индия, но эти устройства работают только при низких температурах. В теории, графен имеет все необходимые свойства материала, чтобы работать на транзисторах с терагерцевой скоростью при комнатной температуре.

Исследователи IBM выростили графен на поверхности двух-дюймовых кремниевых пластин углерода. Процесс начинается тогда, когда они нагреваются на пластине кремния и испаряются, оставляя за собой тонкий слой углерода, известный как эпитаксиальный графен. Эта методика была использована для транзисторов и раньше, но команда IBM улучшила процесс с использованием лучших материалов для других частей транзистора, в частности в изоляторах.

"Свойства графена очень чувствительны к окружающей среде", говорит Линь. Именно поэтому группа IBM сфокусировались на создании нового изоляционного слоя - части транзистора, которая предотвращает возможность короткого замыкания. Они обнаружили, что добавление еще одного тонкого слоя полимера между диэлектриком и графеном улучшает производительностью. Работа описана на этой неделе в журнале Science.