Графен – удивительный материал, который преподносит учёным сюрпризы всякий раз, как им начинают заниматься в серьёзных R&D центрах. Как было показано в некоторых предыдущих работах (например, здесь), монослои графита обладают такой же подвижностью носителей зарядов при комнатной температуре, как и нанотрубки, что крайне важно при создании различных электронных устройств. При этом, однако, из графена можно собирать микрочипы по обычной, отработанной годами планарной технологии, ныне применяемой при создании микросхем на основе кремния.Кк тому же, благодаря двумерной структуре графена, управляющий ток может быть легко увеличен за счёт изменения ширины проводящего канала.
Авторы работы разработали технологию создания полевых транзисторов на основе графена в планарной конфигурации и исследовали зависимость основных характеристик таких устройств при различной ширине затвора. На рисунке 1 представлены микрофотографии полученного полевого транзистора. Проведя измерения выходных характеристик устройства с шириной затвора 360 нм (зависимости тока стока от VDG, крутизны характеристики прямой передачи от VTG и S-параметров от частоты представлены на рисунках 2-3), была построена зависимость коэффициента усиления по току для полевого транзистора (рис.3b), при этом критическая частота составила всего 4 ГГц. В подтверждение правильности полученных результатов учёные построили зависимость критической частоты от крутизны характеристики прямой передачи (рис.4), которая оказалась линейной. Это характерно для полевых транзисторов в силу соотношения fT = gm/(2пCG), где СG – электрическая ёмкость затвора. Измерения, проведённые на полевых графеновых транзисторах с различной шириной затвора, показали, что для LG = 150 нм критическая частота составляет 26 ГГц, а сама зависимость fT от ширины затвора представляет собой квадратичную гиперболу (рис.5).
Учёные считают, что полученные результаты – не предел для электроники, основанной на графеновых транзисторах, и при соблюдении некоторых технических тонкостей (например, сохранении высокой подвижности носителей заряда при производстве таких транзисторов) можно достичь терагерцовых частот.
