Графеновая электроника может прийти на смену технологии КМОП

Новый транзистор на основе графена, в котором электроны проходят как над барьером, так и сквозь него (туннелирование), продемонстрировал одни из лучших характеристик в категории графеновых устройств.

Сочетание двух типов транспорта позволяет транзистору обеспечивать большую разницу между включенным и выключенным состояниями. В дополнение к этому, он способен работать на прозрачных и гибких подложках.

Исследователи из университета Манчестера (Великобритания), создавшие новый транзистор, рассказали о своей работе в недавнем выпуске Nature Nanotechnology. Их устройство образовано двумя слоями графена атомарной толщины, роль барьера между которыми выполняет сверхтонкий слой дисульфида вольфрама.

Главным достоинством WS2 по сравнению с прочими барьерными материалами, является возможность двойного транспорта электронов: туннельного и термионного.

Негативное напряжение затвора создает выключенное состояние, так как увеличивает высоту туннельного барьера. Положительное напряжение снижает этот барьер и – если температура достаточно высока – также инициирует термионный ток над барьером.

При низких значениях напряжения и температуры, туннельный ток увеличивается линейно с ростом разности потенциалов. При более высоких напряжениях эта зависимость приобретает экспоненциальный характер, а термионный ток становится преобладающим механизмом транспорта.

Применяя на практике эти знания, ученые смогли настроить транзистор так, что соотношение вкл/выкл превышало десять в шестой степени при комнатной температуре.

Такое достижение делает графеновые транзисторы перспективными кандидатами на применение в будущих поколениях электроники, функционирующей гораздо быстрее, чем сегодняшние КМОП-устройства.