Транзисторы на основе двухслойного графена помогут в 100 раз увеличить частоту процессоров

Русские ученые вместе с сотрудниками из Японии создали транзисторы на базе двухслойного графена и продемонстрировали, что те владеют рекордно низким энергопотреблением. Тактовая частота процессоров на базе таких транзисторов может увеличиться на два порядка, информирует пресс-служба МФТИ.

Транзисторы на основе двухслойного графена помогут в 100 раз увеличить частоту процессоров

© Justin Sullivan/Getty Images

«При оптимальных условиях графеновый транзистор может поменять силу тока в цепи в 35 тысяч раз при колебании напряжения на затворе всего в 150 милливольт», — говорится в пресс-релизе. «Такое мелкое рабочее напряжение свидетельствует не только то, что мы можем сэкономить электричество — электричества у нас хватает, — приводятся в пресс-релизе слова ведущего автора изучения, заведующего лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ Дмитрия Свинцова. — При меньшем энергопотреблении электронные компоненты меньше нагреваются, а, значит, смогут трудиться с более высокой тактовой частотой — не 1 ГГц, а, к примеру, 10 либо кроме того 100».

Создание транзисторов, талантливых переключаться при малых напряжениях (менее 0,5 вольт), есть одной из основных задач современной электроники. самые перспективными кандидатами для ее решения довольно часто вычисляют туннельные транзисторы, но в большинстве полупроводников туннельный ток так мелок, что не разрешает применять транзисторы на их базе в настоящих схемах. Авторы изучения продемонстрировали, что эти ограничения возможно обойти в новых туннельных транзисторах на базе двухслойного графена.

(A) Зависимость энергии электрона от импульса в двухслойном графене, напоминающая мексиканскую шляпу (слева), и энергетическая зависимость плотности состояний (справа (B) Красным обозначены состояния электронов, каковые участвуют в туннелировании в двухслойном графене (слева) и в полупроводнике с «простыми» параболическими территориями (справа).
© МФТИ

«Двухслойный графен — это два страницы графена, связанные между собой силами межмолекулярных сотрудничеств. Приобретать его так же легко, как однослойный графен, но благодаря неповторимой структуре энергетических территорий двухслойный графен представляет собой очень перспективный материал для низковольтных туннельных тумблеров», — отметил Свинцов.

Энергетические территории двухслойного графена, т.е. разрешенные значения энергии электрона при данном значении импульса, имеют вид «мексиканской шляпы». Плотность электронов, каковые возможно разместить вблизи краев «мексиканской шляпы» пытается к бесконечности, а, значит, с приложением к транзистору уже маленького напряжения все эти электроны начнут туннелировать. Исходя из этого в двухслойном графене и возможно взять нужные для работы электроники токи при низком энергопотреблении.

Такая особенность в структуре энергетической территории именуется сингулярностью Ван Хова и до новой работы в двухслойном графене она была чуть заметна. В противном случае говоря, края «мексиканской шляпы» смотрелись «потрепанными» из-за низкого качества образцов. Современные образцы графена на подложках гексагонального нитрида бора (hBN) владеют значительно лучшим качеством, и наличие острых сингулярностей Ван Хова в них экспериментально подтверждено способами сканирующей инфракрасной спектроскопии и зондовой микроскопии поглощения.

Статья размещена в издании Scientific Reports
Источник: ИТАР-ТАСС

Графеновый полевой транзистор


Читайте также: