В Samsung разработали новую структуру графенового логического устройства

|Поделиться

Современные полупроводниковые устройства, как все помнят, состоят из миллиардов кремниевых транзисторов. Дальнейшее повышение эффективности такого рода техники имеет два пути: 1) уменьшение размера каждого транзистора, что сокращает дистанцию, пробегаемую электронами; 2) использование материалов с большей величиной электронной мобильности, что даёт более высокую скорость электронов в веществе. В последние 40 лет полупроводниковая промышленность эксплуатировала исключительно первый вариант действий, уменьшая размеры индивидуальных транзисторов. И сегодня это дорожка почти пройдена: совсем скоро миниатюризация кремниевых транзисторов будет просто невозможна из-за достижения физического предела (10–11 нм). Поэтому волей-неволей науке приходится искать материалы с повышенной мобильностью электронов.

Вот так она и выглядит — новая графеновая «вафля», созданная Samsung Electronics. (Фото Samsung Electronics.)

Первым претендентом на звание заместителя кремния по праву считается графен, демонстрирующий величину электронной мобильности, которая в 200 раз превышает таковую у кремния. Но мобильность не даётся просто так: ключевая проблема, мешающая использованию графена, заключается в том, что, в отличие от традиционных полупроводниковых материалов, графен — полуметалл. Это делает невозможным прямое использование сегодняшних технологий для производства графеновых транзисторов. Предпринимались многочисленные попытки решить проблему в лоб, то есть конвертацией графена в полупроводник. Что, конечно же, приводило к более чем радикальному снижению электронной мобильности. Всё это породило здравый скептицизм по отношению к самому понятию «графеновый транзистор».

Учёные из компании «Самсунг» зашли с другой стороны и, переосмыслив базисные принципы работы цифровых переключателей, разработали устройство, в котором «выключение» тока в графене осуществляется без ранее неизбежной деградации мобильности электронов. Продемонстрированный кремний-графен с барьером Шоттки способен включать и выключать ток посредством изменения высоты барьера. За свой оригинальный принцип действия новое устройство названо «графеновым барристором».

Ну а чтобы показать возможность использования разработки в логических схемах и тем самым подстегнуть дальнейшие исследования в этом направлении, исследователи продемонстрировали в действии «живые» логический вентиль и логическую схему (одноразрядный сумматор с двумя входами), которые расправились с операцией сложения...

Подготовлено по материалам Phys.Org.