ساخت ترانزیستور از گرافن بدون ایجاد باندگپ!

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه کالیفرنیا موفق شدند با استفاده از تغییر ولتاژ در ساختار گرافن، شرایطی ایجاد کنند که بتوان از این ماده، بدون تغییر ساختاری و ایجاد باندگپ برای ساخت ترانزیستور استفاده کرد. به گزارش سرویس فناوری ایسنا، این محققان روشی ارائه کرده‌اند که می‌توان با استفاده از آن، گرافن را در ترانزیستورها مورد استفاده قرار داد بدون این که سرعت آن کاهش یابد. این گروه همچنین نشان دادند که چگونه می‌توان از گرافن به عنوان مقاومت دیفرانسیلی منفی استفاده کرد، به طوری که خواص ترانزیستور مانند داشته باشد بدون این که نیاز به ایجاد تغییر در ساختار آن باشد.

 در حال حاضر سیلیکون ماده اصلی سازنده ترانزیستورها است، با کوچکتر شدن ترانزیستورها نیاز به جایگزینی مناسب برای سیلیکون احساس می‌شود؛ زیرا این ماده دارای محدودیت است و نمی‌توان با آن ترانزیستورها را از حدی کوچکتر کرد. بسیاری از محققان در سراسر جهان به دنبال استفاده از گرافن به عنوان واحد سازنده ترانزیستور هستند.

گرافن دارای خواص متعددی است که این ویژگی‌ها موجب شده‌اند تا این ماده برای استفاده در ترانزیستورها مناسب باشد. یکی از این ویژگی‌ها، سرعت بسیار بالای حرکت الکترون در گرافن است. مشکل اصلی گرافن این است که این ماده نیمه‌هادی نیست؛ در نتیجه باندگپ ندارد و بدون باندگپ، گرافن قابل استفاده در فرآیند ساخت ترانزیستور نیست. ماده به کار رفته در ترازیستور باید به گونه‌ای باشد که بتوان آن را خاموش و روشن کرد.

در طول سال‌های گذشته هزینه و زمان زیادی صرف شده‌ است تا بتوان به گرافن باندگپ اضافه کرد؛ با این کار گرافن به صورت نیمه‌هادی در می‌آید. بسیاری از این تلاش‌ها یا با شکست روبرو شده یا موجب کاهش سرعت حرکت الکترون شده‌ است.

این گروه تحقیقاتی موفق شده‌اند بدون ایجاد باندگپ در گرافن، از آن برای ساخت ترانزیستور استفاده کنند. برای این کار از ویژگی موسوم به مقاومت دیفرانسیلی منفی استفاده کردند. این ویژگی زمانی ایجاد می‌شود که یک بار در تحت شرایط ویژه‌ای به ماده تحمیل شده و موجب پایین آمدن ولتاژ مدار از یک حد خاصی می‌شود. بنابراین بدون این که رفتار گرافن را تغییر دهند، از ویژگی دیگر این ماده استفاده کردند. در واقع آنها از افت ولتاژ به عنوان عاملی برای ایجاد دروازه منطقی (logic gate) استفاده کردند.