Dziesięcionanometrowy tranzystor grafenowy

Krzem, królujący w elektronice już od 30 lat, ma pewne ograniczenia: jednym z nich jest coraz bliższa perspektywa problemów z miniaturyzowaniem zbudowanych zeń elementów. Prawo Mooore'a, mówiące o podwajaniu co dwa lata liczby tranzystorów upychanych w układach scalonych już niebawem przestanie obowiązywać przynajmniej wtedy, gdy będzie chodziło o tranzystory krzemowe.

Współczesnych, 45-nanometrowych technologii nie da się już niebawem usprawniać - kiedy bowiem podzespoły krzemowe osiągają rozmiary rzędu 10 nanometrów, sam krzem zaczyna być niestabilny. Materiał półprzewodnikowy utlenia się błyskawicznie, a atomy samoistnie migrują po podłożu układu scalonego.

Utrzymanie w mocy prawa Moore'a wymaga więc znalezienia innego materiału półprzewodnikowego. Wielu naukowców wiąże duże nadzieje z grafenem, będącym alotropową odmianą węgla. Sieć krystaliczna grafenu ma postać plastra miodu i grubość jednej warstwy atomowej. Materiał jest atrakcyjny także z innych powodów. Przede wszystkim ruchliwość nośników ładunku w grafenie jest znacznie większa niż ruchliwość nośników w krzemie. Oznacza to, że materiał będzie sprawdzał się lepiej niż krzem w technice wysokich częstotliwości. Poza tym grafen pozostaje stabilny także wtedy, gdy skonstruowane na jego bazie podzespoły mają rozmiary rzędu 10 nanometrów.

Tego ostatniego faktu dowiedli właśnie naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze. Profesor Andre Geim i doktor Kostya Novoselov pracujący w katedrze Fizyki i Astronomii poinformowali, że udało się im zbudować grafenowy tranzystor o grubości jednej i szerokości dziesięciu warstw atomowych - czyli mniej więcej o rozmiarach 1×10 nanometrów.

Geim i Novoselov mówią jednak od razu, że na razie nie ma co myśleć o grafenowych superkomputerach. "Współczesna technologia pozwala robić grafenowe podzespoły, ale operować nimi tak sprawnie jak elementami krzemowymi albo wykonanymi z materiałów kompozytowych już nie" - dodaje profesor. Trzeba także zwrócić uwagę na fakt, że grafen poza zaletami ma sporo wad. Do niebagatelnych należą szumy powstające w węglowych układach. Dopiero niedawno z problemem tym uporali się pracownicy firmy IBM, ale nawet oni sami przyznają, że nie do końca wiedzą, dlaczego udało im się "odszumić" grafen, a poza tym ich techniki wciąż sprawdzają się tylko na poziomie laboratoryjnym; do metod przemysłowych droga jeszcze daleka.