Создание транзисторов и других элементов микросхем на основе графена является одной из самых основных задач на пути построения микроэлектроники нового поколения. На данный момент существует два кандидата на роль материала для новых некремниевых транзисторов: графен и углеродные нанотрубки. Пока ещё не решена проблема промышленного получения монослоёв углерода или УНТ с заданными параметрами, однако исследования в области построения вычислительных устройств на основе этих материалов уже ведутся.
Группа американских учёных создала и исследовала поведение полевого транзистора на основе узкой полоски графена. Ширина запрещённой зоны в монослое углерода зависит от ширины этого слоя, поэтому для создания устройств, способных работать при комнатной температуре, необходимо уменьшить ширину слоя графена до суб-10 нм состояния (рис.1).
Получив такого рода транзистор, учёные изучили его поведение и сравнили с транзистором на основе УНТ и с широкой полоской графена (рис.2). Оказалось, что слой углерода шириной около 60 нм ведёт себя фактически как металл, тогда как транзистор с узкой полоской графена работает примерно так же, как и обычный кремниевый транзистор.
Далее учёные измеряли подвижность и длину свободного пробега носителей заряда в данном транзисторе (рис.3). Было проведено также моделирование выходных характеристик подобного рода транзисторов. Оказалось, что паразитное сопротивление в таком устройстве составляет около 60 кОм, а подвижность носителей заряда меняется достаточно сильно при небольшом изменении ширины слоя графена (рис.4). Сравнение же с УНТ (рис.4) показало, что данный тип полевых транзисторов обладает схожими характеристиками и способен в будущем составить конкуренцию транзисторам на углеродных нанотрубках.
Авторы работы надеются, что успешные исследования в области построения такого рода устройств, а также понимание роли граней графеного слоя и применение high-k материалов позволят создать новое поколение полевых транзисторов с отличными характеристиками.
