Un team di ricercatori dell’ UCLA hanno creato un transistor al grafene compatibile con i tradizionali processi produttivi. Potenzialmente molto più piccola, centinaia di volte più veloce e meno affamata di energia rispetto ai transistor tradizionali, questa soluzione si distingue anche per la sua progettazione.
Il grafene è un materiale eccezionale è indubbio che riunisce in sé una quantità di pregi sorprendente. Le sue proprietà elettroniche sono uniche nel vero senso del termine, perché in nessun altro materiale è possibile osservare le cariche elettriche muoversi come nel grafene, con mobilità molto, molto maggiore di quella del silicio, con effetti quantistici misurabili persino a temperatura ambiente. La sua enorme area superficiale, unita alle eccellenti proprietà elettroniche, permette di creare sensori di vario genere, capaci di rilevare persino singole molecole. A differenza di metalli o materiali organici, i foglietti monoatomici di grafene sono eccezionalmente robusti, stabili all’aria e alla temperatura e possono essere manipolati facilmente. Un singolo foglio di grafene, anche se spesso un solo atomo, può resistere a differenze di pressione di decine di chilopascal per varie ore.
Sono tuttavia proprio le sue proprietà uniche che, nel corso della lavorazione, possono portare ad alcuni problemi, in maniera particolare nel caso in cui si possano presentare difetti o disomogeneità di lavorazione, che causerebbero un considerevole decadimento delleprestazioni del dispositivo costruito in grafene.
Grazie alla intuizionedi impiegare un nanocavo in funzione di gate self-aligned, il team della UCLA, guidato dal professore di chimica e biochicmica Xiangfeng Duan, ha potuto mettere a punto un nuovo processo per la fabbricazione di transistor in grafene. I gate self-aligned sono un elemento chiave dei transistor moderni, sviluppati per affrontare i problemi di disallineamento incontrati via via con la sempre crescente miniaturizzazione della circuiteria dei processori.
Duan ha commentato: “Questa nuova strategia supera due limitazioni precedentemente incontrate nei transistor in grafene. Prima di tutto non produce alcun difetto apprezzabile nel grafene durante la fabbricazione, così che sia mantenutà la più alta mobilità elettronica possibile. In secondo luogo, utilizzando un approccio self-aligned con un nanocavo come gate, il gruppo è stato capace di superare le difficoltà di allineamento precedentemente incontrate e fabbricare così un dispositivo con canale molto corto e con prestazioni senza precedenti”.
Questi passi avanti hanno permesso al team di realizzare il più veloce transistor in grafene mai costruito sino ad ora, con una frequenza di cut-off di 300GHz, comparabile ai migliori transistor realizzati con l’impiego di materiali ad elevata mobilità elettronica come l’arseniuro di gallio o il fosfuro di indio.
Il gruppo di ricercatori dell’UCLA ha già dichiarato di essere al lavoro per poter ridurre ulteriormente le dimensioni del transistor e per provare a raggiungere frequenze ancor maggiori.
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