Experimentellt observerade negativa differentialresistansegenskaper i grafenenheter. (a) SEM för SEM ovanifrån för en typisk grafenenhet med dubbla grindar. Guldfärgen är källan/avloppet, rosa färg är den övre grinden och den blå färgen under är grafenflake. Grind- och grafenkanalen är åtskilda av en tvålagers AlOx- och HfO2-oxidstapel. Skalstången är 1μm. (b) Överföringsegenskaperna för BLG-anordningen under olika back-gate-spänning. Det ökade motståndet vid stor back-gate-spänning indikerade bandgapöppning genom vinkelrät elektriskt fält. Insättningen visar Dirac-punktsförskjutningen när back-gate-spänningen ändras. Kredit:arXiv:1308.2931 [cond-mat.mes-hall]
(Phys.org) – Ett team av forskare vid University of California har kommit på ett sätt att använda grafen i en transistor utan att offra hastigheten. I ett papper som de har laddat upp till förtrycksservern arXiv , teamet beskriver hur de utnyttjade en egenskap hos grafen som kallas negativ differentialresistans för att koaxla transistorliknande egenskaper från grafen utan att få den att bete sig som en halvledare.
Som de flesta alla vet, Att använda kisel som bas för att bygga transistorer når sin logiska slutsats – grundläggande fysik dikterar att transistorer baserade på det bara kan göras så små. Således, ansträngningar har pågått i flera år för att hitta ett ersättningsmaterial. En av de ledande kandidaterna, självklart, är grafen – den har en mängd olika egenskaper som skulle göra den idealisk, det bästa är den otroliga hastighet med vilken elektroner kan röra sig genom den. Tyvärr, grafen är inte ett halvledande material – det har inget dåligt gap. Det gör den värdelös som material för användning i en transistor, som till sin natur måste ha en komponent som slås på och av. Grafen förblir på hela tiden.
Forskare har spenderat mycket tid, pengar och ansträngning att försöka tvinga grafen att bete sig som en halvledare, men de flesta ansträngningar har antingen misslyckats helt, eller resulterade i en avmattning av elektronernas rörelse – vilket slog hela poängen med att använda grahen i den första nu. Nu, dock, det verkar som att teamet vid UC har hittat ett sätt att använda grafen i en transistor, utan att tvinga den att ha ett bandgap.
Forskarna drog fördel av en egenskap hos grafen som kallas negativ differentialresistans - detta inträffar när en laddning under vissa förhållanden appliceras på ett material och den totala spänningsnivån i kretsen reduceras. Således, istället för att ändra hur grafen beter sig, teamet hittade ett sätt att använda en annan av dess egenskaper. De använde spänningsfallet som en logisk grind, vilket naturligtvis är en av grundkomponenterna i en transistor.
Teamet har inte byggt en riktig transistor än, men uttrycker optimism om att det kan göras. Om de lyckas, det kan betyda skapandet av transistorer som arbetar i 400GHz-området – storleksordningar snabbare än dagens kiselbaserade teknologi, även om de inte skulle förekomma i konsumentprodukter på minst tio år på grund av behovet av att helt förändra produktionsprocesserna.
© 2013 Phys.org
