Графен, будучи модным объектом исследований современных матераловедов, является чрезвычайно перспективным для применения в области электроники, в частности, высокая подвижность носителей заряда, присущая графену, делает этот материал особенно интересным для радиочастотной элеткроники (или сверхвысокоскоростной электроники). Но на пути внедрения графена в современное производство стоит серьезная проблема: в процессе изготовления транзистора в углеродном монослое появляются дефекты, которые делают функционирование прибора невозможным.
Для решения этой проблемы был предложен следующий прием: в качестве затвора транзистора используется нанонить, а сток и исток определяются в ходе процесса самосборки нанонитей на поверхности графенового листа. Графеновые транзисторы с длиной канала 140 нм обладают значением тока 3,32 мА*мкм-1 и активной междуэлектродной провидимостью на уровне 1,27мСм*мкм-1. Важно отметить, что микроволновые измерения описываемого устройства показывает, что собственная предельная частота составляет величину 100-300 ГГц, а наружная – порядка нескольких гигагерц, ограничивающейся в основном паразитной емкостью подложки.
На рис.1 приведена схема графенового транзистора. Нить, использованная как затвор, представляет собой Co2Si–Al2O3 структуру типа «ядро-оболочка», полученную методом CVD. ПЭМ такой нанонити приведена на рис.2. Эти структуры обладают достаточно высокой электропроводностью, что обусловило использование их в качестве затвора. На рис.3 приведены микрофотографии графеновых транзисторов, приготовленных авторами статьи.
Из-за больших сопротивлений, возникающих в схеме, необходимо дополнительное покрытие прибора слоем платины. На рис.4 приведено сравнение зависимостей тока от напряжения на затворе в случае неплатинированных образцов и платинированных и можно видеть существенное увеличение отклика устройства. Усиление по току для транзисторов с разной длиной канала приведено на рис. 5, и при можно видеть, что при увеличении размера канала предельная частота падает.
Таким образом, полученные графеновые транзисторы обладают наибольшей предельной частотой, превосходя по этому параметру MOSFET-транзисторы. Оригинальность работы заключается в том, что в получаемых структурах нет зазоров и перекрываний - и причиной тому является то, что сток и исток формируются в ходе процесса самосборки.
Оригинальная статья "High-speed graphene transistors with a self-aligned nanowire gate" опубликована в Nature 1 сентября 2010 года.
Не хотелось 