Гейм и Новоселов избавили графеновые транзисторы от утечки электронов

Нобелевские лауреаты Константин Новоселов и Андрей Гейм, работающие в университете Манчестера, разработали метод нейтрализации высоких токов утечки в графеновых транзисторах, что позволит создавать высокоэффективные полупроводниковые микросхемы на основе графена, не беспокоясь о перегреве, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

Группа под руководством Новоселова смогла нейтрализовать основное препятствие на пути к графеновой микроэлектронике – **высокие токи утечки в транзисторах***, вставив пленки графена в «сэндвич» из тончайших листов нитрида бора или дисульфида молибдена.

Максимальная производительность обычных кремниевых интегральных схем и их графеновых «наследников» ограничивается так называемыми токами утечки – «несанкционированным» движением электронов через транзисторы в выключенном состоянии.

Утечка электронов генерирует тепловую энергию и вынуждает инженеров увеличивать напряжение тока, что еще раз усиливает нагрев микросхемы. Дальнейшая миниатюризация кремниевых транзисторов крайне затруднена из-за роста токов утечки.

Новоселов, Гейм и их коллеги использовали графен в качестве электрода в так называемом «туннельном транзисторе» – одной из разновидности обычных полевых транзисторов. В качестве подложки физики использовали классический диоксид кремния, к которому они прикрепили пластинку из специального диэлектрика – нитрида бора или дисульфида молибдена.

Затем к диэлектрику прикреплялся слой графена, поверх него укладывался новый слой изолятора, следующий металлический или графеновый электрод и последний слой диэлектрика.

Как объясняют ученые, в этом устройстве ток движется из одного слоя графена в другой под действием электрического поля, которое блокирует или способствует «просачиванию» электронов через пластинки нитрида бора или дисульфида молибдена.

Такая конструкция в сочетании с высокоэффективным диэлектриком позволяет избавиться от высоких токов утечки в состоянии покоя.

По оценкам исследователей, отношение тока в транзисторе во «включенном» и «выключенном» состоянии составляет 10 тысяч к одному, что

открывает перспективы по созданию высокочастотной и высокопроизводительной графеновой электроники.

«Мы доказали эффективность нового концептуального подхода к графеновой электронике на практике. Уже в этом состоянии наши транзисторы неплохо работают. Я верю, что мы сможем многократно ускорить их работу, уменьшить их до нанометровых размеров и заставить их работать частоте, близкой к терагерцу», – говорит один из участников группы Леонид Пономаренко.

Источник(и):

1. РИА Новости