(PhysOrg.com) -- Les chercheurs d'IBM espèrent que, au cours de la prochaine décennie, les transistors à base de silicium seront remplacés par des transistors à base de carbone. IBM a déjà jeté les bases des transistors à base de carbone.
Graphène, l'un des matériaux connus les plus fins, se compose d'une seule feuille plane de carbone disposée dans un réseau en nid d'abeille. Les feuilles de graphène ont également des mobilités de porteurs plus élevées (la vitesse à laquelle les électrons se déplacent à une tension donnée) qui se traduisent par des mobilités de porteurs des centaines de fois supérieures à celles des puces de silicium utilisées aujourd'hui. Cela rend le graphène idéal pour des vitesses de puce plus rapides.
L'image représente des puces semi-conductrices à base de carbone avec ses transistors à effet de champ en graphène bicouche à double grille.
Cependant, il y a quelques problèmes qui doivent être surmontés avant que les transistors à base de carbone puissent être utiles. Des couches simples de feuilles de graphène agissent plus comme un conducteur que comme un semi-conducteur car elles n'ont pas de bande interdite.
Les semi-conducteurs ont une bande interdite entre leur état conducteur et isolant, ce qui leur permet d'être facilement allumés et éteints. Avec une bande interdite manquante, Les FET au graphène (transistors à effet de champ) ont des rapports de courant marche/arrêt terribles qui sont des centaines de fois plus petits que le silicium.
Le graphène chauffe également considérablement lorsqu'il est utilisé à des courants saturés. Cela devient une grande préoccupation car les dispositifs au graphène hautes performances doivent de préférence fonctionner aux limites du courant de saturation.
Le transfert de chaleur du graphène polarisé vers un substrat sous-jacent peut être beaucoup plus élevé que celui trouvé dans les transistors au silicium conventionnels.
L'équipe de recherche d'IBM a obtenu des résultats de flux de chaleur en déterminant la distribution de température dans des transistors au graphène actif à l'aide de la microscopie optique combinée à des mesures de transport électrique. Ils ont également utilisé la modélisation du flux de chaleur pour calculer comment la chaleur se déplace le long et à travers un flocon de graphène.
La recherche a montré que les interactions de substrat deviennent beaucoup plus importantes dans l'électronique au graphène que dans les MOSFET traditionnels et les hétérostructures. Cela laisse les ingénieurs se concentrer sur les substrats non polaires et les substrats qui ne piègent pas les charges.
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