Grafen-basert transistor med nanotråd som port. Grafenmaterialet vises som et bikake-formet mønster. Nanorøret er en sylinderformede delen som ligger over grafenen. (Bilde: California NanoSystems Institute ved UCLA)

Ny fartsrekord med transistor av karbon

Forskere overvinner vanskeligheter med supermaterialet grafen.

Forskere ved University of California, Los Angeles har laget en særdeles rask transistor av det relativt nyoppdagete materialet grafen, som har en rekke svært lovende egenskaper, noe som på sikt kan gi blant annet databrikker med betydelig mindre størrelse og effektforbruk enn i dag, samtidig som at klokkehastighetene økes kraftig.

Men grafen, som er et lag med grafittisk karbon med en tykkelse på ett atom, er vist seg å være vanskelig å integrere inn i databrikker. Tradisjonelle teknikker for å produsere materialet har ofte ført til forringelse av enhetenes kvalitet.

De amerikanske forskerne har greid å omgå noen av disse vanskelighetene ved å utvikle en ny produksjonsprosess for grafenprosessorer hvor en nanotråd brukes som selvjustert port (self-aligned gate). Porten brukes til en bryter mellom transistorens ulike tilstander, og den selvjusterte versjonen ble i sin tid utviklet for å løse problemer som har oppstått på grunn av stadig mindre størrelse på elektronikken.

Den amerikanske forskergruppen ledes av professor Xiangfeng Duan.

– Den nye strategien løser to begrensninger som man tidligere har støtt på i grafentransistorer. For det første produserer den ikke noen merkbare defekter i grafenen under produksjonen, slik at den høye graden av elektronmobilitet opprettholdes. For andre, ved å bruke den selvjusterende tilnærmingen med en nanotråd som port, var gruppen i stand til å unngå justeringsvanskelighetene som man har støtt på tidligere, samt å produsere enheter med svært kort kanal og uovertruffen ytelse, sier Duan i en pressemelding.

Grafen-basert transistor med nanotråd som port. Grafenmaterialet vises som et bikake-formet mønster. Nanorøret er en sylinderformede delen som ligger over grafenen.
Grafen-basert transistor med nanotråd som port. Grafenmaterialet vises som et bikake-formet mønster. Nanorøret er en sylinderformede delen som ligger over grafenen. Bilde: California NanoSystems Institute ved UCLA

Transistoren forskerne har laget, er den raskeste grafentransistoren til nå, med en grensefrekvens på opptil 300 GHz. Dette er ifølge UCLA sammenlignbart med de beste transistorene laget av materialer som galliumarsenid og indiumfosfid, som i likhet med grafen har svært høy elektronmobilitet. Grensefrekvensen er omtrent dobbelt så høy som de beste av dagens beste felteffekttransistorer laget av silisium.

Forskerne skal nå gjøre ytterligere innsats for å skalere opp tilnærmingen, samt å øke hastigheten.

Transistorer som støtter såpass høye frekvenser, kan også bli brukt i utstyr for mikrobølgekommunikasjon, samt i teknologier for bildebehandling og radar.

Mer om denne transistoren finnes i denne Nature-artikkelen.

Det har tidligere vært noe diskusjon om hvorvidt grafen skal skrives med akutt-tegn (altså grafén). Digi.no følger Språkrådets anbefaling, som er gjengitt her.

    Les også:

Til toppen