Создан прототип одноэлектронного транзистора на основе графена

Группа ученых из университета в Манчестере (А.Гейм, К.Новоселов, Л.Пономаренко и др.) опубликовала на прошлой неделе в журнале Science статью с описанием эксперимента, в котором доказана принципиальная возможность создания одноэлектронного транзистора размерами около 10 нм. Подобный одноэлектронный транзистор является единичным элементом будущих графеновых микросхем.

Одноэлектронный транзистор содержит только одну область проводимости, соединенную с истоковым и стоковым электродами туннельными барьерами. Электрод затвора управляет протекающим через область проводимости током c помощью емкостной связи. В основе концепции одноэлектронного транзистора лежит возможность получить заметные изменения напряжения при манипуляции с отдельными электронами.

В прошлом году та же группа исследователей сообщила о создании транзистора на одноатомном слое из нанолент графена шириной в 50 атомов, разделенных еще более узкой полоской графена. Прототип транзистора показал отличные электрические свойства и принципиальную возможность управления потоком электронов.

В новой статье британских исследователей применен иной подход - в едином листе графена с помощью электронно-лучевой литографии и реактивного плазменного травления вырезают квантовую точку (по сути, удаляется несколько атомов углерода), которая является своеобразным островом, присоединенным к остальной части листа через очень тонкие контакты. Размеры этого отдельного фрагмента графена таковы, что начинают проявляться квантовые свойства вещества, которые и определяют возможность управления отдельными электронами.

В сформированном таким образом транзисторе провели исследование поведения электронов в ограниченном пространстве. Электроны, попавшие внутрь квантовой точки, не в состоянии выбраться оттуда без внешнего поля, и при этом другие электроны попасть с электродов в квантовую точку также уже не могут. Этот эффект можно наблюдать даже при комнатной температуре.

Очень важно, что прототип имеет размеры около 10 нм - это область, где традиционная кремниевая микроэлектроника работать уже не будет, по мнению специалистов. Исследователи графена считают, что можно сократить размеры квантовой точки и до 1 нм, при этом физические характеристики транзистора не должны измениться.

Сами исследователи считают, что рано говорить о наступлении эры углеродной наноэлектроники, однако графеновые транзисторы имеют фантастические перспективы в этой области, сообщает PhysOrg.