Viszlát, szilícium, jöhetnek a grafénchipek

Amerikai és kínai kutatók kifejlesztették a világ első grafénalapú félvezetőjét. A grafén lényegében szénatomokból álló háló, vagy egy atom vastagságú grafitréteg, ami különleges fizikai tulajdonságokkal rendelkezik – olyannyira, hogy az anyag felfedezői 2010-ben a fizikai Nobel-díjat kaptak. Grafénból azért érdemes tranzisztort építeni, mert nagyobb teljesítményű számítástechnika előállítására alkalmas.

Grafénból eddig azért nem sikerült félvezetőt építeni, mert kiválóan vezeti az áramot és nem rendelkezik úgynevezett „tiltott sávval”. A tiltott sáv az elektronok mozgására vonatkozik: a szigetelőanyagoknál nem átugorható, a vezetőknél ilyen sáv elenyésző vagy nincs, a félvezetőknél pedig olyan keskeny, hogy megfelelő energia hatására az elektron képes átugrani. A mai chipekben használt szilícium-karbid azért népszerű, mert megfelelően széles a tiltott sávjuk.

A Georgiai Műszaki Egyetem és a Tiencsini Egyetem munkatársai úgynevezett epigrafénnal érték el az áttörést. Az epigrafén egy olyan grafénréteg, ami szilícium-karbid kristályok felületén keletkezik, miután magas hőmérsékleten szublimált a szilícium.

Miután a két szilíciumréteg közé helyezett grafént különleges eljárással kiégették és lehűtötték, a mérésekből kiderült, hogy a félvezető tulajdonság mellett sokkal mozgékonyabbak voltak az anyagban az elektronok. Háttérként érdemes tudni, hogy a grafént az említett különleges tulajdonságai miatt a tudósok lehetséges szupravezetőként is intenzíven vizsgálják. Az elektronok nagyobb mobilitása ebben az esetben azt jelenti, hogy az elektronok mozgása kisebb ellenállásba ütközik az anyagban, ami így kevésbé melegszik. Az új félvezető így a hagyományos szilíciumchipek órajelének tízszeresét is képes kiszolgálni, anélkül, hogy elfüstölne.

A kutatást irányító Walter de Heer professzor szerint a vezető grafénnel kombinálva így sokkal kisebb, terahertzes eszközök építhetők, ami 

A kutatók már a következő lépésen, a tömeggyártás megvalósításának részletein dolgoznak. De Heer professzor szerint nincs akadálya az egycolos lapkák gyártásának, de figyelmeztetett, hogy a Wright-fivérek első repülőgépe és az Atlanti-óceán felett közlekedő első repülőjárat között 35 év telt el, és ebben hasonlatban ők jelenleg még ott tartanak, ahol Wrighték.

(Georgia Tech, Live Science, The Register)