• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Forskare flyttar grafenelektronik till 3D

    Konstnärligt intryck av grafenmolekyler. Kredit:University of Manchester

    I en artikel publicerad i veckan i Vetenskap , ett Manchester -team under ledning av nobelpristagarna Professor Andre Geim och professor Konstantin Novoselov har bokstavligen öppnat en tredje dimension inom grafenforskning. Deras forskning visar en transistor som kan bevisa att länken saknas för grafen att bli nästa kisel.

    Grafen - ett atomplan av kol - är ett anmärkningsvärt material med oändliga unika egenskaper, från elektroniskt till kemiskt och från optiskt till mekaniskt.

    En av många potentiella tillämpningar av grafen är dess användning som grundmaterial för datorchips istället för kisel. Denna potential har uppmärksammat de stora chipstillverkarnas uppmärksamhet, inklusive IBM, Samsung, Texas Instruments och Intel. Individuella transistorer med mycket höga frekvenser (upp till 300 GHz) har redan visats av flera grupper världen över.

    Tyvärr, dessa transistorer kan inte packas tätt i ett datorkort eftersom de läcker för mycket ström, även i grafens mest isolerande tillstånd. Denna elektriska ström skulle få chips att smälta inom en bråkdel av en sekund.

    Detta problem har funnits sedan 2004 när Manchester-forskarna rapporterade sina nobelvinnande grafenfynd och, trots ett enormt globalt försök att lösa det sedan dess, ingen verklig lösning har hittills erbjudits.

    University of Manchester forskare föreslår nu att man använder grafen inte i sidled (i planet) - som alla tidigare studier gjorde - utan i vertikal riktning. De använde grafen som en elektrod från vilken elektroner tunnlar genom ett dielektrikum till en annan metall. Detta kallas en tunneldiod.

    Sedan utnyttjade de en verkligt unik egenskap hos grafen - att en yttre spänning starkt kan förändra energin hos tunnelelektroner. Som ett resultat fick de en ny typ av enhet-vertikal fälteffekttunneltransistor där grafen är en kritisk ingrediens.

    Dr Leonid Ponomarenko, som stod i spetsen för den experimentella insatsen, sade:"Vi har bevisat en konceptuellt ny metod för grafenelektronik. Våra transistorer fungerar redan ganska bra. Jag tror att de kan förbättras mycket ytterligare, skalas ner till nanometerstorlekar och fungerar vid sub-THz-frekvenser. "

    "Det är en ny vista för grafenforskning och chanserna för grafenbaserad elektronik såg aldrig bättre ut än de är nu", tillägger professor Novoselov.

    Grafen ensam skulle inte räcka för att göra genombrottet. Lyckligtvis, det finns många andra material, som bara är en atom eller en molekyl tjock, och de användes som hjälp.

    Manchester -laget gjorde transistorerna genom att kombinera grafen tillsammans med atomplan av bornitrid och molybdendisulfid. Transistorerna monterades lager för lager i en önskad sekvens, som en lagerkaka men i atomskala.

    Sådana lager-tårta-överbyggnader finns inte i naturen. Det är ett helt nytt koncept som introducerades i rapporten av Manchester -forskarna. Atomsammansättningen erbjuder många nya grader av funktionalitet, utan några av vilka tunneltransistorn skulle vara omöjlig.

    "Den demonstrerade transistorn är viktig men konceptet med atomskiktmontering är förmodligen ännu viktigare, "förklarar professor Geim. Professor Novoselov tillade:" Tunneltransistor är bara ett exempel på den outtömliga samlingen av skiktade strukturer och nya anordningar som nu kan skapas genom sådan montering.

    "Det erbjuder verkligen oändliga möjligheter både för grundläggande fysik och för tillämpningar. Andra möjliga exempel inkluderar ljusdioder, solcellsanordningar, och så vidare."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com