p (PhysOrg.com) - Os pesquisadores da IBM estão esperançosos de que, na próxima década, os transistores baseados em silício serão substituídos por transistores baseados em carbono. A IBM já estabeleceu o trabalho de base para transistores baseados em carbono. p Grafeno, um dos materiais mais finos conhecidos, consiste em uma única folha plana de carbono disposta em uma estrutura em forma de favo de mel. As folhas de grafeno também têm maiores mobilidades de portadores (a velocidade com que os elétrons viajam em uma determinada voltagem) que se traduzem em mobilidades de portadores que são centenas de vezes maiores do que os chips de silício usados hoje. Isso torna o grafeno ideal para velocidades de chip mais rápidas.
p A imagem mostra chips semicondutores baseados em carbono com seus transistores de efeito de campo de grafeno de duas camadas e porta dupla.
p No entanto, existem alguns problemas que precisam ser superados antes que os transistores baseados em carbono possam ser úteis. Camadas únicas de folhas de grafeno agem mais como um condutor do que como um semicondutor, devido ao fato de não terem gap.
p Semicondutores têm uma lacuna de banda entre seu estado condutor e isolante, o que permite ligá-los e desligá-los facilmente. Com uma lacuna de banda ausente, Os FETs de grafeno (transistores de efeito de campo) têm terríveis relações de corrente liga-desliga, que são centenas de vezes menores do que o silício.
p O grafeno também aquece consideravelmente quando operado em correntes saturadas. Isso se torna uma grande preocupação porque os dispositivos de grafeno de alto desempenho precisam operar preferencialmente nos limites de corrente de saturação.
p A transferência de calor do grafeno enviesado para um substrato subjacente pode ser muito maior do que a encontrada em transistores de silício convencionais.
p A equipe de pesquisa da IBM obteve resultados de fluxo de calor determinando a distribuição de temperatura em transistores de grafeno ativos usando microscopia óptica combinada com medições de transporte elétrico. Eles também usaram modelagem de fluxo de calor para calcular como o calor viaja ao longo e através de um floco de grafeno.
p A pesquisa mostrou que as interações de substrato se tornam muito mais importantes na eletrônica de grafeno do que em MOSFETs e heteroestruturas tradicionais. Isso faz com que os engenheiros se concentrem em substratos não polares e em substratos que não capturam cargas. p © 2010 PhysOrg.com
