При изготовлении нового варианта графенового транзистора учёным из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе удалось довести граничную частоту, на которой коэффициент усиления по току снижается до единицы, до 300 ГГц. Такие характеристики демонстрирует устройство с длиной канала (расстоянием от стока до истока) в 140 нм. Транзисторы на основе дорогих полупроводниковых материалов – фосфида индия или арсенида галлия – имеют аналогичные характеристики, а лучшие образцы кремниевых полевых МОП-транзисторов сравнимых размеров по граничной частоте уступают графеновому конкуренту примерно в два раза.
Современные высококачественные МОП-транзисторы выполняются по технологии «самосовмещённого затвора». Её суть: затвор используется в качестве маски при формировании стока и истока, вследствие чего точность позиционирования элементов готового устройства увеличивается. При работе с графеном по такой методике в его структуре появляются дефекты, резко ухудшающие характеристики транзистора.
Авторы модифицировали технологию, сформировав затвор с помощью нанопровода из силицида кобальта Co2Si с тонкой изолирующей оболочкой из оксида алюминия. Эта структура помещалась на графеновый лист, после чего часть оксидного слоя снималась, чтобы обеспечить контакт между проводящей сердцевиной и тонкими слоями золота и титана, которые покрывали один конец провода. Слева и справа размещались сток и исток, также выполненные из золота и титана. Всё это покрывалось слоем платины толщиной в 10 нм, который естественным образом разрывался у краёв нанопровода. Полученный результат вполне соответствует тому, что достигается применением «обычной» технологии с самосовмещённым затвором: электроды позиционируются автоматически, а наложения и зазоры отсутствуют.
Длина канала такого транзистора определяется диаметром нанопровода, величина которого изменялась в диапазоне 100–300 нм. В будущем исследователи надеются снизить диаметр приблизительно до 50 нм. «Это должно позволить нам выйти на терагерцевые частоты», – утверждает один из авторов Сянфэн Дуань. «Компьюлента» отмечает, измеренное в эксперименте значение удельной крутизны нового транзистора – 1,27 мСм/мкм – также стало рекордным для графеновых устройств.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Современные высококачественные МОП-транзисторы выполняются по технологии «самосовмещённого затвора». Её суть: затвор используется в качестве маски при формировании стока и истока, вследствие чего точность позиционирования элементов готового устройства увеличивается. При работе с графеном по такой методике в его структуре появляются дефекты, резко ухудшающие характеристики транзистора.
Авторы модифицировали технологию, сформировав затвор с помощью нанопровода из силицида кобальта Co2Si с тонкой изолирующей оболочкой из оксида алюминия. Эта структура помещалась на графеновый лист, после чего часть оксидного слоя снималась, чтобы обеспечить контакт между проводящей сердцевиной и тонкими слоями золота и титана, которые покрывали один конец провода. Слева и справа размещались сток и исток, также выполненные из золота и титана. Всё это покрывалось слоем платины толщиной в 10 нм, который естественным образом разрывался у краёв нанопровода. Полученный результат вполне соответствует тому, что достигается применением «обычной» технологии с самосовмещённым затвором: электроды позиционируются автоматически, а наложения и зазоры отсутствуют.
Длина канала такого транзистора определяется диаметром нанопровода, величина которого изменялась в диапазоне 100–300 нм. В будущем исследователи надеются снизить диаметр приблизительно до 50 нм. «Это должно позволить нам выйти на терагерцевые частоты», – утверждает один из авторов Сянфэн Дуань. «Компьюлента» отмечает, измеренное в эксперименте значение удельной крутизны нового транзистора – 1,27 мСм/мкм – также стало рекордным для графеновых устройств.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Обсуждения Сконструирован рекордно быстрый графеновый транзистор