Samsung Advanced Institute of Technology, de kern R&D-incubator voor Samsung Electronics, heeft een nieuwe transistorstructuur ontwikkeld met behulp van grafeen.

Zoals online gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap op donderdag, 17 mei, dit onderzoek wordt beschouwd als een stap dichter bij de ontwikkeling van transistors die de grenzen van conventioneel silicium kunnen overwinnen.

Momenteel, halfgeleiderapparaten bestaan ​​uit miljarden siliciumtransistoren. Om de prestaties van halfgeleiders (de snelheid van apparaten) te verhogen, de opties moesten zijn om ofwel de grootte van individuele transistors te verkleinen om de reisafstand van elektronen te verkorten, of om een ​​materiaal te gebruiken met een hogere elektronenmobiliteit waardoor een snellere elektronensnelheid mogelijk is. De afgelopen 40 jaar, de industrie heeft de prestaties verbeterd door de omvang te verkleinen. Echter, experts zijn van mening dat we nu de potentiële grenzen van schaalverkleining naderen.

Aangezien grafeen een elektronenmobiliteit heeft die ongeveer 200 keer groter is dan die van silicium, het is beschouwd als een potentiële vervanger. Hoewel een probleem met grafeen is dat, in tegenstelling tot conventionele halfgeleidende materialen, stroom kan niet worden uitgeschakeld omdat deze halfmetaal is. Dit is het belangrijkste probleem geworden bij het realiseren van grafeentransistors. Zowel aan- als uitstroom van stroom is vereist in een transistor om "1" en "0" van digitale signalen weer te geven. Eerdere oplossingen en onderzoek hebben geprobeerd grafeen om te zetten in een halfgeleider. Echter, dit verminderde de mobiliteit van grafeen radicaal, wat leidt tot scepsis over de haalbaarheid van grafeentransistors.

Door de basisprincipes van digitale schakelaars opnieuw te ontwerpen, Samsung Advanced Institute of Technology heeft een apparaat ontwikkeld dat de stroom in grafeen kan uitschakelen zonder de mobiliteit aan te tasten. De gedemonstreerde grafeen-silicium Schottky-barrière kan stroom in- of uitschakelen door de hoogte van de barrière te regelen. Het nieuwe apparaat kreeg de naam Barristor, na zijn barrière-controleerbare functie.

In aanvulling, om het onderzoek naar de mogelijkheid van logische apparaattoepassingen uit te breiden, de meest elementaire logische poort (omvormer) en logische circuits (half-opteller) werden gefabriceerd, en de basiswerking (toevoegen) werd gedemonstreerd.

Samsung Advanced Institute of Technology bezit 9 belangrijke patenten met betrekking tot de structuur en de werkingsmethode van de Graphene Barristor.