| |
Чудеса из графена
 Используя в качестве строительного материала графен - перспективный материал для микроэлектронной промышленности, ученые IBM изготовили полевые транзисторы с предельной частотой 100 ГГц, то есть способные изменять свое состояние 100 млрд раз в секунду. Ранее максимальная частота экспериментальных транзисторов из графена достигала 26 ГГц, а верхний порог самых современных кремниевых элементов - 40 ГГц.
Увеличить скорость почти в 4 раза удалось за счет улучшения конструкции микроэлектронного устройства. Ранее, как правило, в качестве изолятора затвора использовался слой оксида графена. Данный материал из-за содержащихся в нем дефектов приводил к загрязнению слоя графена, в результате чего подвижность электронов в нем падала. Ученые решили сохранить этот материал в качестве изолятора, добавив между слоем оксида и графена сверхтонкую полимерную прокладку, которая не дает отделившимся атомам проникнуть в токопроводящий слой транзистора.
Транзистор, установивший рекорд частоты, был создан с использованием метода эпитаксиального выращивания на подложке. По словам исследователей, эта технология напоминает техпроцесс, используемый при производстве кремниевых микросхем. Однородный слой графена был получен термическим разложением подложки из карбида кремния (SiC). В транзисторах используется металлический затвор и изолятор из полимера и оксида с высоким значением диэлектрической постоянной.
Транзисторы, способные работать с частотой 100 ГГц, были изготовлены на подложке диаметром 2 дюйма - и это является вторым важным достижением ученых. Теоретически диаметр подложки можно увеличить, снизив себестоимость производства, и приступить к выпуску графеновых чипов в промышленном масштабе. Проведенный в IBM эксперимент говорит о реальной возможности производства таких устройств. И, что самое важное, для производства этого модуля вполне подходят линии, используемые сейчас при штамповке кремниевых элементов. Это придает инженерам IBM уверенности в том, что графен действительно сможет полностью вытеснить кремниевые решения.
Напомним, графен открытый в 2004 г. структурный материал, представляет собой двумерную решетку из углерода толщиной один атом, структура которой из правильных шестиугольников напоминает структуру пчелиных сот. Эта форма углерода имеет уникальные электрические, оптические, механические и термические качества.
Графен обладает высокой прочностью, высокой теплопроводностью и обеспечивает в 100 раз более высокую скорость передвижения электронов при комнатной температуре по сравнению с кремнием, а следовательно, несет возможность разработки электронных компонентов со значительно большей скоростью работы.
|
