Российские ученые разработали новый тип графенового транзистора

Команда ученых из России и Японии разработала концепцию графенового транзистора с ультранизким энергопотреблением и более высокой тактовой частотой, чем у лучших современных аналогов В издании Scientific Reports опубликовали результаты совместного исследования, проведенного российскими и японскими учеными. Исследователи создали модель транзистора нового типа. Транзистор на основе графена имеет низкое энергопотребление, благодаря чему можно увеличить его тактовую частоту на два порядка. Подобные чипы могут совершить революцию в электронике.

Российская команда разработчиков нового типа транзисторов. Фото МФТИ

Новый тип транзистора создан на основе двухслойного графена. Пока изделие существует лишь в модели, но расчеты показали, что оно обладает рекордно низким энергопотреблением по сравнению с существующими транзисторами на основе кремния и металлических проводников.

В двухслойном графене зависимость энергии электрона от импульса напоминает сомбреро

По словам ведущего автора исследования, заведующего лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов, преподавателя кафедры общей физики МФТИ Дмитрия Свинцова, графеновый транзистор сможет работать при очень низком напряжении в 0,5 В и на очень высоких частотах — вплоть до 100  ГГц. Это позволит создавать мобильную электронику, сравнимую по вычислительной мощности с суперкомпьютером.

Схема нового транзистора

Эти фантастические возможности графенового транзистора можно реализовать благодаря тому, что двухслойный графен имеет уникальную структуру энергетических зон и является перспективным материалом для низковольтных туннельных переключателей. В таких переключателях электроны не «перепрыгивают» через энергетический барьер, а «просачиваются» через него с помощью квантового эффекта туннелирования. В большинстве полупроводников туннельный ток очень мал, и только двухслойный графен может обеспечить создание туннельных транзисторов. При этом двухслойный графен легко изготовить, поскольку он не требует сложной операции химического легирования.