26 ГГц: новый рекорд графеновых транзисторов IBM

Учёные из исследовательского центра IBM имени Томаса Уотсона (IBM's Thomas J. Watson Research Center) в Йорктауне, штат Нью-Йорк, ещё на один шаг приблизили эпоху использования графена в качестве альтернативы кремнию, применяемому для производства полупроводников. Согласно сообщению из лаборатории IBM Research, исследователями взята очередная планка в разработке графеновых транзисторов: самый быстрый графеновый полевой транзистор (FET, field-effect transistor) нынче работает на частотах вплоть до 26 ГГц.

Напомним что открытый в 2004 году наноматериал под названием графен (Graphene) сформирован из "сотовой" решётки атомов углерода атомарной толщины. По сути, структура графена очень похожа на строение нанотрубок, с той лишь разницей, что в отличие от трудоёмких в производстве нанотрубок с сотовой структурой, графеновые транзисторы формируются путём тонкоплёночного осаждения атомов углерода с помощью традиционных литографических инструментов.

Как выяснилось, графен – это не только превосходное сырьё для создания нового поколения полупроводников, значительно более компактных чем современные кремниевые чипы, но также замечательный материал для достижения более высоких тактовых частот, до 100 ГГц и выше – вплоть до терагерца, главным образом, благодаря высокой мобильности электронов углерода.

По словам исследователей, нынешний 26 ГГц рекорд достигнут при 150-нм длине затвора графеновового транзистора. Это достаточно большой затвор даже по меркам современных кремниевых полупроводников, запас масштабирования просто огромный. Учёные логично полагают, что уменьшение длины затвора приведёт к росту пиковой частоты, и, таким образом, терагерцевый графеновый транзистор будет создан при длине затвора примерно 50 нанометров.

Сейчас для производства графеновых транзисторов в IBM используют пластины с SOI (silicon-on-insulator). Благодаря применению технологии послойного осаждения углерода учёным из IBM уже удалось обойти ключевую проблему возникновения паразитных шумов, возникающих вследствие использования узких полос графена в качестве каналов транзистора. Цель исследований учёных IBM – достижение частот терагерцового порядка для использования в коммуникационных устройствах миллиметрового диапазона. Частичный спонсор проекта - Агентство перспективных исследований Министерства США (DARPA), также надеется с помощью этих исследований начать практическое использование миллиметрового (W-band).

Следующая цель исследователей из IBM – поиск материалов для изолятора затворов графеновых транзисторов, более подходящих для терагерцовых частот.