בגרפן, שכבה של פחמני גרפיט בעובי חד-אטומי, טמון פוטנציאל כביר להפוך התקנים אלקטרוניים, כגון רדיו, מחשב וטלפון למהירים וקטנים יותר. אולם, תכונותיו הייחודיות של חומר זה הובילו גם לקשיים בשילובו לתוך התקנים שכאלו.
במאמר, שפורסם בחודש ספטמבר בכתב-העת היוקרתי Nature, קבוצת חוקרים מאוניברסיטת UCLA מדגימה כיצד היא הצליחה להתגבר על חלק ממכשולים אלו ביצירת טרנזיסטור הגרפן המהיר ביותר עד כה.
עם ניידות נשאי-המטען (carrier mobility) הגבוהה ביותר הידועה עד כה – כלומר, המהירות שבה מידע אלקטרוני מועבר דרך חומר – גרפן הינו מועמד מבטיח לרכיבי-אלקטרוניקה של תדירות רדיו בעלי מהירות העברה גבוהה. אולם, שיטות רגילות לייצור החומר הזה לעיתים תכופות מובילות לפגיעה באיכות ההתקן.
הצוות מאוניברסיטת UCLA, בראשות הפרופסור לכימיה וביוכימיה Xiangfeng Duan, פיתח תהליך ייצור חדשני להכנת טרנזיסטורים מבוססי-גרפן תוך שימוש בננו-תיל כשער המתארגן עצמאית.
שערים המתארגנים מעצמם מהווים גורם מפתח בטרנזיסטורים עכשוויים, והם משמשים כהתקנים מוליכים-למחצה להגברה ולמיתוג של אותות אלקטרוניים. שערים משמשים למעבר בין המצבים השונים של הטרנזיסטור, ושערים המתארגנים מעצמם פותחו בכדי להתגבר על הבעיות של התארגנות לא-סדירה שמקורה בקנה-המידה הממוזער של רכיבי-האלקטרוניקה.
“הגישה החדשה שלנו מתגברת על שתי מגבלות שנתקלנו בהן בעבר בטרנזיסטורים מבוססי-גרפן,” מציין החוקר. “ראשית, בתהליך שלנו לא נוצרים פגמים ניכרים בגרפן במהלך הייצור, כך שניידות נשאי-המטען נותרת גבוהה. שנית, באמצעות השימוש בגישה של התארגנות עצמית ע”י ננו-תיל כשער, ניתן להתגבר על קשיי התארגנות שצצו בייצור קודם של התקנים זעירי-מידה תוך שמירה על ביצועים חסרי-תקדים.”
התקדמויות אלו אפשרו לצוות להדגים את פעילותם של טרנזיסטורים מבוססי-גרפן בעלי המהירות הגבוהה ביותר שהושגה עד כה – עם מפסק תדירות של עד 300 גיגה הרץ (GHz), ערך הדומה לערכים הקיימים בטרנזיסטורים הטובים ביותר המצויים היום והמבוססים על חומרים בעלי ניידות נשאי-מטען גבוהה כגון גאליום ארסניד או אינדיום פוספיד.
“אנו נלהבים מאוד מהגישה ומהממצאים שלנו, וכעת אנו מתאמצים בכדי להגביר את המהירות ולהגדיל את קנה-המידה של הייצור,” אמר אחד מהשותפים למחקר. רכיבי-אלקטרוניקה מהירים ביותר של תדירות רדיו יוכלו לשמש גם ביישומים של תקשורת גלי-מיקרו, דימות וטכנולוגיות רדארים.
2 תגובות
מעניין מה המרחק מזה למשהוא פרקטי, והאם חברות המעבדים רואות בפיתוח הזה צעד לכיוון החלפת טכנולוגיית המעבדים הנוכחית שמגיעה למיצוי הגודל.
מרשים!!