IBM-forskere demonstrerer verdens hurtigste grafentransistor

(PhysOrg.com) -- I en netop offentliggjort avis i magasinet Videnskab , IBM-forskere demonstrerede en radiofrekvent grafentransistor med den hidtil højeste afskæringsfrekvens for enhver grafenenhed - 100 milliarder cyklusser/sekund (100 GigaHertz).

Denne præstation er en vigtig milepæl for Carbon Electronics for RF Applications (CERA) programmet finansieret af DARPA, i et forsøg på at udvikle næste generations kommunikationsenheder.

Højfrekvensrekorden blev opnået ved brug af wafer-skala, epitaksialt dyrket grafen ved hjælp af forarbejdningsteknologi, der er kompatibel med den, der bruges i avanceret fremstilling af siliciumenheder.

"En vigtig fordel ved grafen ligger i de meget høje hastigheder, hvormed elektroner udbreder sig, som er afgørende for at opnå høj hastighed, højtydende næste generations transistorer, " sagde Dr. T.C. Chen, vicepræsident, Videnskab og teknologi, IBM Research. "Det gennembrud, vi annoncerer, viser tydeligt, at grafen kan bruges til at producere højtydende enheder og integrerede kredsløb."

Grafen er et enkelt atom-tykt lag af kulstofatomer bundet i et sekskantet honeycomb-lignende arrangement. Denne todimensionelle form for kulstof har unikke elektriske, optisk, mekaniske og termiske egenskaber og dets teknologiske anvendelser bliver udforsket intenst.

Ensartede og højkvalitets graphene wafers blev syntetiseret ved termisk nedbrydning af et siliciumcarbid (SiC) substrat. Selve grafentransistoren brugte en top-gate-arkitektur af metal og en ny gate-isolatorstabel, der involverede en polymer og en høj dielektrisk konstant oxid. Portlængden var beskeden, 240 nanometer, efterlader masser af plads til yderligere optimering af dens ydeevne ved at nedskalere portlængden.

Det er bemærkelsesværdigt, at grafenanordningens frekvensydelse allerede overstiger afskæringsfrekvensen for avancerede siliciumtransistorer med samme gatelængde (~ 40 GigaHertz). Tilsvarende ydeevne blev opnået fra enheder baseret på grafen opnået fra naturlig grafit, beviser, at høj ydeevne kan opnås fra grafen af ​​forskellig oprindelse. Tidligere, holdet havde demonstreret grafentransistorer med en afskæringsfrekvens på 26 GigaHertz ved hjælp af grafenflager udvundet af naturlig grafit.