Углеродный транзистор может стать самым быстрым

Исследователи Мэрилэндского университета (University of Maryland) утверждают, что углеродные транзисторы могут стать самыми быстродействующими, опережая даже известных спринтеров – транзисторы из антимонида индия (InSb). Они имеют в виду транзисторы, изготовленные на основе графена, одноатомного слоя чистого графита. В обычных полупроводниках подвижность электронов пропорциональна температуре, так как, чем ниже температура, тем меньше колебания решетки (т.н. фононы), на которых рассеиваются электроны, и тем выше подвижность. Согласно исследованиям «мэрилэндцев», подвижность электронов в графене ведет себя необычным образом, достигая максимума при комнатной температуре (при этом важно правильно выбрать подложку). Колебания решетки в графене так слабы, что более важную роль играют вторичные эффекты, такие как примеси или подложка.

В кремнии подвижность электронов около 1400 см2/В х с, в антимониде индия – 77000 см2/В х с. Подвижность электронов в графене в диапазоне 50 – 500 К, согласно измерениям исследователей из Мэриленда, составила 15000 см2/В х с. По мнению руководителя исследовательской группы М. Фурера (Michael Fuhrer), если удалить примеси, то подвижность в графене может достичь 200000 см2/В х с при комнатной температуре, что более, чем в 100 раз выше, чем в кремнии. К слову, подвижность электронов в углеродных нанотрубках тоже очень высока – 100000 см2/В х с. Для достижения этих высоких параметров необходимо научиться очищать углеродные наноструктуры от примесей и применять подходящие подложки. В своих экспериментах мэрилэндские исследователи осаждали графеновые слои на двуокись кремния, более подходящими авторы считают подложки из карбида кремния или алмаза. Еще более радикальное решение – полностью исключить влияние подложки, расположив графеновый канал транзистора в области воздушного зазора. В случае подложки из двуокиси кремния подвижность в графеновом транзисторе будет ограничена 40000 см2/В х с, что тоже достаточно оптимистично.

Автор – С.Т.К.

Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

eeTimes



ququ аватар

Речь идёт о статье http://xxx.lanl.gov/abs/0711.3646

Во фразе «В обычных полупроводниках подвижность электронов пропорциональна температуре» надо написать «обратно пропорциональна температуре». «Согласно исследованиям «мэрилэндцев», подвижность электронов в графене ведет себя необычным образом, достигая максимума при комнатной температуре» Ложное утверждение. В статье конечно такого не утверждается. При повышении температуры подвижность падает в любом материале.

Комментарий. В статье есть специальная терминогогия: наряду с «внутренней» подвижностью (связанную с внутренними механизмами рассеяния типа фононов и дефектов в структуре графена) используют «внешнюю» подвижность (связана с рассеянием на потенциале создаваемом подложкой типа кулоновские примеси в диоксиде кремния). Поэтому надо их различать. Конечно авторы не получили образцов с теми подвижностями, которые написаны в этом сообщении, поскольку графен был не отделён от подложки. На самом деле любой образец обладает такой же «внутренней» подвижностью (200000 см2B-1c-1), а реальная (общая) подвижность составляла 15000 см2B-1c-1, поскольку ограничение накладывают именно внешние причины (рассеяние на примесях в диэлектрике). Основная заслуга же авторов, на мой взгляд, это определение механизмов рассеяния: на акустических фононах как «внутренняя» причина и «удалённых поверхностных фононах» в качестве внешней причины, которые не зависят от концентрации, и хорошо согласуются с экспериментом.