Транзисторы из графена могут работать без запрещенной зоны

Графен не имеет запрещенной зоны, позволяющей материалу демонстрировать свойства изолятора до тех пор пока разность потенциалов не достигнет некоего критического значения, «включающего» проводимость. Сам по себе этот революционный материал всегда очень хорошо проводит электрический ток, что делает его весьма перспективным для многих приложений, но, к сожалению, не для транзисторов. Исследователи во всем мире разрабатывают способы создания искусственной запрещенной зоны в графене, путем легирования, созданием механических напряжений и пр., но в этом направлении пока не достигнуто решающего прогресса.

В Калифорнийском университете Риверсайда ученые подошли к решению проблемы нестандартным путем. Они сконструировали графеновый транзистор без запрещенной зоны, использующий экзотическое явление, пока не находившее применения в транзисторных устройствах. При определенных условиях увеличение тока, проходящего через графен, сопровождается уменьшением напряжения в цепи. Этот спад напряжения, носящий название отрицательного дифференциального сопротивления, может быть использован для выполнения логических операций, подобно инвертированному транзистору.

По заявлению авторов работы из Риверсайда, логические вентили, а также законченные чипы на основе этих инвертированных транзисторов, будут гораздо эффективнее традиционных логических устройств в ряде приложений, обеспечивая более высокие плотность и быстродействие (тактовая частота свыше 400 ГГц).

Тем не менее, сотрудникам университета только предстоит построить работающую логическую схему из таких графеновых транзисторов. На данный момент они экспериментально подтвердили возникновения отрицательного сопротивления в графене и приступили к созданию базовых XOR-элементов. В случае если их попытки увенчаются успехом, это может привести к «концептуальному сдвигу в графеновых исследованиях и альтернативному подходу к внедрению графена в информационные приложения».

Проще говоря, создание графеновых транзисторов с тактовой частотой 400 ГГц теперь представляется вполне осуществимым. Разумеется, даже при лучшем сценарии развития событий, на доводку этой, отличной от традиционной, технологии до уровня коммерческого производства потребуется еще не менее 10 лет.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI