Samsung предложила новый принцип построения графеновых транзисторов

Новая транзисторная структура на основе графена, разработанная в институте SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology), позволит приблизить появление электронных устройств, способных преодолеть ограничения кремниевой технологии.

Рост быстродействия полупроводниковых схем на протяжении уже 40 лет достигался уменьшением размеров транзисторов — при этом электронам приходилось преодолевать меньшее расстояние. Однако, сейчас, когда индустрия подошла в плотную к пределу такой миниатюризации, ученые активно исследуют другой способ увеличения быстродействия — путем применения материалов с более высокой мобильностью электронов.

Графен расценивается как весьма перспективный кандидат на место кремния, поскольку примерно в 200 раз превосходит последний по мобильности электронов. Но, в отличие от полупроводников, графен в естественном виде не позволяет включать и выключать ток. Уже найдены способы превращения этого материала в полупроводник, но при этом существенно страдает мобильность носителей заряда.

Специалисты Samsung изменили подход к этой проблеме: они пересмотрели базовые принципы функционирования цифровых выключателей и разработали вариант, позволяющий использовать графен не ухудшая мобильность. Продемонстрированное ими графен-кремниевое устройство получило название барристор. Оно способно включать и выключать ток путем изменения высоты энергетического барьера. В традиционном диоде Шоттки работа выхода электрона (минимальная энергия для преодоления барьера) является фиксированной величиной.

SAIT получил девять патентов на структуру и способ работы графенового барристора. Чтобы продемонстрировать приемлемость концепции для реализации базовой логики, были изготовлены простейший инвертор и полусумматор и произведена операция сложения.

Статья, подготовленная по результатам исследования, опубликована 17 мая в онлайновом журнале Science.