Универсальные графеновые транзисторы могут стать ключевыми компонентами электронных схем

Исследования в Rice University, которые призваны найти применение графену в современное электронике, могут привести к появлению чипов намного более компактных и универсальных, чем существующие сейчас. Трехфазные одно-транзисторные усилители на базе графена могут стать ключевыми компонентами в таких схемах. Детали их разработки исследователи из Rice University опубликовали в онлайновом журнале ACS Nano.

В разработке используется свойство амбиполярности графена - способность переключаться между позитивными и негативными носителями заряда «на лету», в зависимости от поданного сигнала. Традиционные кремнивые транзисторы обычно используют только один из видов носителей.

Графеновые усилители могут переключаться в любое время между тремя режимами работы, используя в качестве носителей негативные, позитивные или оба вида частиц. «Такие свойства позволяют получить возможности недостижимые при использовании кремниевых транзисторов», - сообщил адъюнкт-профессор Картик Моханрам (Kartik Mohanram) из Rise, который совместно с Александром Баландиным, профессором Калифорнийского университета, работает над исследованием.

Моханрам сравнивает свойства новых транзисторов с водопроводным краном: «Откройте его и вода потечет, закройте - и она перестанет. Так работают обычные транзисторы, которые разрешают и запрещают движение в одном направлении. Но если закрыть кран слишком туго, он откроется и вода потечет опять - это принцип работы амбиполярных транзисторов, которые функционируют при открытии в любом из двух направлений».

Таким образом, транзистор может работать в режиме n- или p-типа, а также в качестве умножителя частоты. Комбинируя эти три состояния, команда исследователей продемонстрировала работу фазового и частотного сдвига, ключевых для применения в беспроводных и аудио-схемах. Один графеновый транзистор, в итоге, сможет заменить в интегральных схемах множество кремниевых.

Совместимость графена с современными кремниевыми технологиями позволит в будущем создать такие интегрированные схемы, хотя технологические проблемы при прозводстве чипов все еще придется преодолеть, сообщили исследователи.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365