Samsung Advanced Institute of Technology, il principale incubatore di ricerca e sviluppo per Samsung Electronics, ha sviluppato una nuova struttura a transistor utilizzando il grafene.

Come pubblicato online sulla rivista Scienza di giovedì, 17 maggio, si ritiene che questa ricerca ci abbia avvicinato di un passo allo sviluppo di transistor in grado di superare i limiti del silicio convenzionale.

Attualmente, i dispositivi a semiconduttore sono costituiti da miliardi di transistor al silicio. Per aumentare le prestazioni dei semiconduttori (la velocità dei dispositivi), le opzioni dovevano essere ridurre le dimensioni dei singoli transistor per accorciare la distanza di viaggio degli elettroni, o utilizzare un materiale con una maggiore mobilità degli elettroni che consente una maggiore velocità degli elettroni. Negli ultimi 40 anni, l'industria ha aumentato le prestazioni riducendo le dimensioni. Però, gli esperti ritengono che ora ci stiamo avvicinando ai potenziali limiti del ridimensionamento.

Poiché il grafene possiede una mobilità degli elettroni circa 200 volte maggiore di quella del silicio, è stato considerato un potenziale sostituto. Sebbene un problema con il grafene sia che, a differenza dei materiali semiconduttori convenzionali, la corrente non può essere disattivata perché è semi-metallica. Questo è diventato il problema chiave nella realizzazione dei transistor al grafene. In un transistor è necessario sia il flusso di corrente acceso che spento per rappresentare "1" e "0" di segnali digitali. Soluzioni e ricerche precedenti hanno cercato di convertire il grafene in un semiconduttore. Però, questo ha diminuito radicalmente la mobilità del grafene, portando allo scetticismo sulla fattibilità dei transistor al grafene.

Reingegnerizzando i principi operativi di base degli interruttori digitali, Samsung Advanced Institute of Technology ha sviluppato un dispositivo in grado di spegnere la corrente nel grafene senza degradarne la mobilità. La dimostrata barriera Schottky in grafene-silicio può attivare o disattivare la corrente controllando l'altezza della barriera. Il nuovo dispositivo si chiamava Barristor, dopo la sua caratteristica di barriera controllabile.

Inoltre, ampliare la ricerca sulla possibilità di applicazioni di dispositivi logici, sono stati fabbricati la porta logica di base (inverter) e i circuiti logici (mezzo sommatore), ed è stata dimostrata l'operazione di base (aggiunta).

Samsung Advanced Institute of Technology possiede 9 importanti brevetti relativi alla struttura e al metodo di funzionamento del Graphene Barristor.