ترجمه مقاله ترانزیستورهای گرافنی

توضیحات

 عنوان فارسی: مقاله ترانزیستورهای گرافنی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Graphene Transistors

چکیده

گرافن یک ماده الکترونیکی امیدوار کننده است و کارشناسان متعددی در حال حاضر آن را به عنوان جانشینی برای سیلیکون می‌دانند. بسیاری از گروه‌ها به ساخت ترانزیستورهای گرافنی، و MOSFETهای گرافنی همراه با فرکانس‌های قطع (cut off) 300GHz گزارش شده است. با این حال، برغم این پیشرفت چشم انداز ترانزیستورهای گرافن در الکترونیک آینده هنوز مشخص نیست. هدف از ارائه این مقاله پرداختن به برخی از محاسن و مشکلات ترانزیستورهای گرافن و بررسی وضعیت جریان آن‌هاست.

مقدمه

در طی چند سال اخیر، به طور کلی گرافن توجهات بسیاری را جلب کرده است. یکی از نشانه‌های این روند رشد تعداد مقالات ذکر شده در وبسایت علوم و پایگاه داده دیده می‌شود: 148 مقاله منتشر شده در سال 2004، 192 مقاله در سال 2005، 316 مقاله در سال 2006، 617 مقاله در سال 2007، 1378 مقاله در سال 2008، 2052 مقاله در سال 2009 و در آخر 3331 مقاله در سال 2010. در حال حاضر در مقاله پیش  رو دربازه گرافن از سال 2004 برای استفاده از گرافن به عنوان ماده کانال بر FETها مورد بحث قرار گرفته است. از آن زمان، گروه‌های بسیاری شروع به کار بر روی ترانزیستورهای گرافنی و قطعات گرافنی کرده‌اند که به سرعت رو به تکامل است. این تنها 4 سال از اولین top-gate GFET (MOSFETهای گرافنی) برای اثبات GFET یک فرکانس قطع 300GHz می‌گذرد. برای ساخت ترانزیستور، به طور معمول لایه برداری، رشد و CVD گرافن بسیار مشهور هستند. لایه برداری ساده و ارزان است در حالی که رشد CVD گرافن برای صنعت جالب‌تر هستند. MODFETهای گرافنی (GFETها) با تغییرات مختلف گرافن به نام گرافن‌های تک لایه ناحیه بزرگ (فاقد شکاف)، لایه‌های پشت سر هم (bilayer) گرافن (نیمه هادی) و نانو نوارهای گرافنی (GNR، نیمه هادی) می‌نامند با موفقیت محقق شده است.

GFETها برای منطق (Logic)

برای CMOSهای منطقی مانند FETهایی با قابلیت خاموشی و رنج بالای روشن-خاموش مورد نیاز است. GFETها با کانال‌های ناحیه بزرگ فاقد شکاف نمی‌توانند خاموش شوند و رنج خاموش و روشن شدن معمولی حدود 5 و برای منطق کمی بیشتر می‌باشند. برای به دست آوردن یک قطع خوب، FET نیاز به یک کانال نیمه هادی دارد. بنابراین گرافن ناحیه بزرگ بدون شکاف برای FETهای منطقی و گرافن bilayer یا کانال‌های GNRها نیازمند هستند مفید نیستند. FETهای GNR Back-gate با خاموش شدن عالی و رنج روشن و خاموش بیشتر از 105 گزارش شده است. با این حال، برای باز کردن پهنای گاف پهنای گاف مناسب بر خاموش شدن عالی، GNRهای شدیدا باریک با پهنای خوب زیر 10nm مورد نیاز است. این نشان دهنده یک چالش قدرتند برای پردازش است و امروزه هیچ روش قابل اطمینان برای تولید GNRهای باریک وجود ندارد. علاوه براین، در مقایسه گرافن ناحیه بزرگ، تحرک GNRهای باریک به صورت چشمگیری کاهش می‌یابد (شکل 1). گرافن نمی‌تواند از روند کلی کاهش تحرک برای افزایش باند گاف فرار کند. بنابراین، اغلب مزایای گرافن پرداختیم، اینها تحرک فوق‌العاده بالا است که در GNRها از دست رفته است.

رنج روشن و خاموش شدن ترانزیستورهای گرافن bilayer در دمای اتاق اخیرا 100 گزارش شده است. این نشان دهنده یک روند قابل توجهی در مقایسه با GFETهای تک لایه ناحیه بزرگ است اما هنوز برای مدارهای پیچیده کافی نیست. تحقیقات در انتقال حامل نشان داده‌اند که تحرک در گرافن bilayer در مقایسه با گرافن ناحیه بزرگ فاقد گاف پائین‌تر است.

علاوه بر GFETهای متعارف بحث شده در بالا، ترانزیستورمبتنی بر گرافن غیر کلاسیک برای کاربردهای منطقی مطرح شده است. دو مثال که توجه قابل ملاحظه‌ای را در بین قطعات به خود جلب کرده است FETهای تونل گرافنی و BiSFETهای گرافنی (Bilayer PseudosPin FET) می‌باشند. اگرچه این مفاهیم ترانزیستور هنوز در مرحله نارس اولیه هستند. در حال حاضر راهشان را به بخش قطعات پژوهشی در حال ظهور IIRS یافته است.

توجه

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.