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

Samsung demonstroval logické obvody na bázi grafenu

Ohodnoťte tento článek!