Дослідники корпорації IBM продемонстрували високочастотний транзистор на основі графена, який працює на рекордної граничній частоті, коли-небудь досягнутої графеновым напівпровідниковим елементом – 100 млрд. робочих циклів в секунду або 100 ГГц.
Найшвидший в світі графеновий транзистор
Це досягнення стало найважливішою віхою в дослідженнях за програмою Carbon Electronics for RF Applications (CERA), фінансованої Управлінням перспективного планування оборонних науково-дослідних робіт (DARPA) при Міністерстві оборони США і спрямованої на створення обладнання зв’язку нового покоління.
Рекордний показник тактової частоти був досягнутий при використанні епітаксійного графенового елемента масштабу кристалічної пластини (wafer-scale), виготовленого за допомогою технологічного процесу, який застосовується в сучасному передовому виробництві кремнієвих напівпровідникових пристроїв.
Графен являє собою шар атомів вуглецю товщиною в один атом, сполучених в гексагональну сотоподобную кристалічну решітку. Ця двовимірна форма вуглецю володіє унікальними електричними, оптичними, механічними і тепловими властивостями. В даний час дослідники активно вивчають можливості технологічного застосування графена.
Однорідні і високоякісні графенові пластини були отримані шляхом термічного розкладання підкладки з карбіду кремнію (SiC). У графеновий транзистор використовується архітектура з верхнім розташуванням металевого затвора (metal top-gate) і новаторське рішення ізолюючого шару затвора (gate insulator stack), який містить полімер і оксид з високою діелектричною проникністю. Довжина затвора, склала «помірно малу» величину в 240 нанометрів, залишає резерв для подальшої оптимізації продуктивності транзистора шляхом масштабування (у бік зменшення) довжини затвора.
Примітно, що робоча частота графенового елемента вже перевищує граничну частоту сучасних кремнієвих транзисторів з такою ж довжиною затвора (~ 40 ГГц). Подібна продуктивність була досягнута у елементів на основі графена, отриманих з природного графіту. Це доводить, що високі рівні продуктивності можуть бути досягнуті у елементів з графена різного походження. Раніше команда дослідників продемонструвала графенові транзистори з граничною частотою 26 ГГц, в яких були використані шари графена, отримані з природного графіту.
