Caratteristiche di resistenza differenziale negativa osservate sperimentalmente nei dispositivi al grafene. (a) SEM di SEM vista dall'alto di un tipico dispositivo di grafene a doppia porta. Il colore dell'oro è la fonte/scarico, il colore rosa è il cancello superiore e il colore blu sotto è il fiocco di grafene. Il gate e il canale del grafene sono separati da un doppio strato di AlOx e uno stack di ossido di HfO2. La barra della scala è 1μm. (b) Le caratteristiche di trasferimento del dispositivo BLG sotto diversa tensione di back-gate. L'aumento della resistenza a una grande tensione di back-gate indicava l'apertura del gap di banda dal campo elettrico perpendicolare. Il riquadro mostra lo spostamento del punto di Dirac al variare della tensione di back-gate. Credito:arXiv:1308.2931 [cond-mat.mes-hall]
(Phys.org) —Un team di ricercatori dell'Università della California ha escogitato un modo per utilizzare il grafene in un transistor senza sacrificare la velocità. In un documento che hanno caricato sul server di prestampa arXiv , il team descrive come hanno sfruttato una proprietà del grafene nota come resistenza differenziale negativa per ottenere proprietà simili a transistor fuori dal grafene senza farlo comportare come un semiconduttore.
Come quasi tutti sanno, l'uso del silicio come base per la costruzione di transistor sta raggiungendo la sua logica conclusione:la fisica di base impone che i transistor basati su di esso possano essere realizzati solo così piccoli. Così, gli sforzi sono in corso da diversi anni per trovare un materiale sostitutivo. Uno dei principali candidati, Certo, è il grafene:ha una varietà di proprietà che lo renderebbero ideale, il migliore dei quali è l'incredibile velocità con cui gli elettroni possono attraversarlo. Sfortunatamente, il grafene non è un materiale semiconduttore, non ha spazi negativi. Ciò lo rende inutile come materiale da utilizzare in un transistor, che per sua stessa natura deve avere un componente che si accende e si spegne. Il grafene rimane sempre acceso.
I ricercatori hanno dedicato molto tempo, denaro e fatica cercando di costringere il grafene a comportarsi come un semiconduttore, ma la maggior parte degli sforzi sono falliti completamente, o ha provocato un rallentamento del movimento degli elettroni, sconfiggendo l'intero scopo dell'uso del grahene nel primo momento. Ora, però, sembra che il team della UC abbia trovato un modo per usare il grafene in un transistor, senza costringerlo ad avere una banda proibita.
I ricercatori hanno sfruttato una proprietà del grafene nota come resistenza differenziale negativa:ciò si verifica quando una carica viene applicata in determinate condizioni a un materiale e il livello di tensione complessivo del circuito viene ridotto. Così, invece di cambiare il modo in cui si comporta il grafene, il team ha trovato un modo per utilizzare un'altra delle sue proprietà. Hanno usato la caduta di tensione come porta logica, che ovviamente è uno dei componenti di base di un transistor.
Il team non ha ancora costruito un vero transistor, ma esprimi ottimismo sul fatto che si possa fare. Se ci riescono, potrebbe significare la creazione di transistor che operano nella gamma di 400 GHz, ordini di grandezza più veloci dell'odierna tecnologia basata sul silicio, anche se non sarebbero apparsi nei prodotti di consumo per almeno dieci anni a causa della necessità di cambiare completamente i processi produttivi.
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