(PhysOrg.com) -- IBM-onderzoekers hopen dat, in het komende decennium, transistors op basis van silicium zullen worden vervangen door transistors op basis van koolstof. IBM heeft al de basis gelegd voor op koolstof gebaseerde transistors.

grafeen, een van de dunste bekende materialen, bestaat uit een vlakke enkele plaat koolstof gerangschikt in een honingraatrooster. Grafeenplaten hebben ook hogere draaggolfmobiliteiten (de snelheid waarmee elektronen reizen bij een bepaalde spanning), wat zich vertaalt in draaggolfmobiliteiten die honderden keren groter zijn dan de siliciumchips die tegenwoordig worden gebruikt. Dit maakt grafeen ideaal voor hogere chipsnelheden.

Er zijn echter een paar problemen die moeten worden overwonnen voordat op koolstof gebaseerde transistors nuttig kunnen zijn. Enkele lagen grafeenplaten werken meer als een geleider dan als een halfgeleider omdat ze geen bandafstand hebben.

Halfgeleiders hebben een bandgap tussen hun geleidende en isolerende toestand, waardoor ze gemakkelijk kunnen worden in- en uitgeschakeld. Met een ontbrekende bandgap, grafeen FET's (veldeffecttransistoren) hebben verschrikkelijke aan-uit-stroomverhoudingen die honderden keren kleiner zijn dan die van silicium.

Grafeen warmt ook aanzienlijk op bij gebruik met verzadigde stromen. Dit wordt een grote zorg omdat krachtige grafeenapparaten bij voorkeur moeten werken met de verzadigingsstroomlimieten.

Het IBM-onderzoeksteam heeft warmtestroomresultaten verkregen door de temperatuurverdeling in actieve grafeentransistors te bepalen met behulp van optische microscopie in combinatie met elektrische transportmetingen. Ze gebruikten ook warmtestroommodellering om te berekenen hoe warmte langs en over een grafeenvlok reist.

Het onderzoek heeft aangetoond dat substraatinteracties veel belangrijker worden in grafeenelektronica dan in traditionele MOSFET's en heterostructuren. Hierdoor kunnen ingenieurs zich concentreren op niet-polaire substraten en substraten die geen ladingen vasthouden.

© 2010 PhysOrg.com