Kulstofbaserede chips kan en dag erstatte siliciumtransistorer

(PhysOrg.com) -- IBM-forskere er håbefulde, i løbet af det næste årti, siliciumbaserede transistorer erstattes af carbonbaserede transistorer. IBM har allerede lagt grundlaget for kulstofbaserede transistorer.

grafen, et af de tyndeste kendte materialer, består af et plant enkelt plade af kulstof arrangeret i et bikagegitter. Grafenplader har også højere bærermobiliteter (den hastighed, hvormed elektroner bevæger sig ved en given spænding), hvilket oversættes til bærermobiliteter, der er hundredvis af gange større end siliciumchips, der bruges i dag. Dette gør grafen ideel til hurtigere chiphastigheder.

Der er dog et par problemer, der skal overvindes, før carbonbaserede transistorer kan være nyttige. Enkelte lag af grafenplader fungerer mere som en leder end en halvleder, fordi de ikke har noget båndgab.

Halvledere har et båndgab mellem deres ledende og isolerende tilstand, hvilket gør det let at tænde og slukke dem. Med et manglende båndgab, grafen FET'er (felt-effekt-transistorer) har frygtelige on-to-off strømforhold, som er hundredvis af gange mindre end silicium.

Graphen opvarmes også betydeligt, når det drives ved mættede strømme. Dette bliver en stor bekymring, fordi højtydende grafenenheder helst skal fungere ved mætningsstrømgrænserne.

IBM-forskerholdet har opnået varmestrømsresultater ved at bestemme temperaturfordelingen i aktive grafentransistorer ved hjælp af optisk mikroskopi kombineret med elektriske transportmålinger. De brugte også varmestrømsmodellering til at beregne, hvordan varmen bevæger sig langs og på tværs af en grafenflage.

Forskningen har vist, at substratinteraktioner bliver meget vigtigere i grafenelektronik end i traditionelle MOSFET'er og heterostrukturer. Dette overlader ingeniører til at fokusere på ikke-polære substrater og substrater, der ikke fanger ladninger.

© 2010 PhysOrg.com