Samsung demonstroval logické obvody na bázi grafenu

0

Křemíková výrobní technologie se zatím úspěšně posouvá na
pokročilejší stupně miniaturizace. Fyzikální limity zmenšování, dané velikostí
atomů, se však stále přibližují. Vyráběné čipy navíc musí vyhovovat současným
nárokům na co nejnižší spotřebu. Proto se výzkum budoucích výrobních postupů
snaží vedle miniaturizace také o nahrazení křemíku materiálem
s výhodnějšími vlastnostmi. Jedním z kandidátů je grafen.

Grafen je speciální forma uhlíku, v níž jsou atomy
uspořádány v rovině do šestiúhelníkového vzoru. Jedná se o materíál
s extrémní pevností, pro polovodičový průmysl je však zajímavý unikátní
vodivostí. Elektrony v něm dosahují téměř rychlosti světla a materiál jim
prakticky neklade odpor. Pohyblivost elektronů má být konkrétně až dvěstěkrát vyšší
než v křemíku. Díky této vlastnosti by se mohl uplatnit při výrobě
vysoce efektivních a rychlých čipů.

Struktura grafenu

Jednou z hlavních překážek použití grafenu je, že se
nejedná o polovodič. Nemůže tedy sám o sobě přerušit tok elektrického proudu.
To je ovšem nutné k vytvoření logického stavu 0 a vůbec k přepínání
stavů. Tuto potíž je nutno překonat, má-li být technologie použitelná
k výrobě hradel a tranzistorů. Výzkumníci společnosti Samsung nyní přišli
s možným řešením tohoto problému, a ověřili je vytvořením experimentálních
logických obvodů.

Ze zprávy společnosti se dozvídáme, že tohoto pokroku bylo
dosaženo nahrazením tranzistorů funkčně podobným prvkem s jinou stavbou.
Samsung se tím vyhnul nutnosti vyvolat u grafenu polovodičové chování.
Dosavadní snahy v tomto směru totiž vedly k značné eliminaci
vodivosti materiálu, čímž jsou vlastně zmařeny jeho výhody. Přerušování proudu
proto Samsung vyřešil přidáním jiného materiálu pro stavbu hradla.

U křemíku se pro přerušení proudu používá přechod mezi
polovodičem typu P a polovodičem typu N. Pro grafenové „tranzistory“ výzkumníci
tento prvek nahradili přechodem mezi kovem a polovodičem. Na něm vzniká
takzvaná Schottkyho bariéra, kterou lze využít k usměrnění (a tedy
přerušení) proudu. V tomto uspořádání hraje grafen roli kovu (respektive
polokovu), zatímco polovodičovou část vytvořili výzkumníci z křemíku.
Jelikož grafen zde zůstává polokovem, zachovává si vysokou vodivost.

Grafenový tranzistor Samsungu.

„Tranzistory“ zkonstruované na principu Schottkyho bariéry
Samsung ve zprávě označuje jako barristory. Jejich realizovatelnost výzkumníci
prozatím ověřili vytvořením prvních logických obvodů. V článku
publikovaném o výzkumu je zmíněn konkrétně negátor a polosčítačka (tedy obvod,
umožňující sestavení úplné sčítačky).

Zdá se tedy, že technologie má určitou
perspektivu. To ovšem neznamená, že bychom se jí dočkali v nejbližší
budoucnosti. Nejprve bude třeba vyvinout výrobní postup schopný obvody masově
vyrábět s potřebnou mírou miniaturizace. 
K tomu je nejspíše ještě dlouhá cesta. Společnost Samsung však
zřejmě v schopnosti grafenu věří. K technologii již totiž vlastní několik
patentů.

Zdroje: Samsung,
DailyTech

Ohodnoťte tento článek!