p Um componente fundamental de um transistor de efeito de campo (FET) é o dielétrico de porta, que determina o número de portadores de carga - elétrons ou vacâncias de elétrons - que podem ser injetados no canal ativo do dispositivo. Grafeno recentemente se tornou o foco de atenção como um viável, substituição de alto desempenho para silício em FETs, e em estudos recentes sobre FETs baseados em grafeno, os cientistas investigaram o uso de filmes finos de um material ferroelétrico para o dielétrico de porta. p Esses filmes oferecem várias vantagens interessantes para uso em FETs à base de grafeno:sua forte polarização elétrica torna possível introduzir uma densidade de portadores muito mais alta do que pode ser alcançada usando dielétricos padrão, e eles têm polarização elétrica remanescente - uma propriedade que poderia permitir que FETs ferroelétricos de grafeno fossem usados ​​para memória não volátil, armazenando um certo nível de densidade de portadores na ausência de um campo elétrico.

p Duas equipes colaboradoras do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais e da Universidade Nacional de Cingapura, liderado por Kui Yao e Barbaros Özylmaz, respectivamente, demonstramos anteriormente um dispositivo básico de grafeno-memória ferroelétrica em que a polarização no filme ferroelétrico era controlada pela polarização elétrica aplicada ao terminal da porta. Nessa estrutura, um filme ferroelétrico fino foi depositado no topo de uma camada de grafeno, onde injeta portadores de carga e, assim, modula a resistência do grafeno. Infelizmente, Contudo, os dois estados de resistência distintos que poderiam ser lidos como um bit de informação só poderiam ser realizados pela polarização e despolarização do filme ferroelétrico, que apresentou problemas devido à instabilidade do estado de despolarização.

p Agora, as duas equipes colaboraram para fabricar um dispositivo aprimorado que inclui um dióxido de silício adicional (SiO ₂ ) porta dielétrica abaixo da camada de grafeno (ver imagem). O SiO ₂ portão, um componente de longa data em FETs tradicionais, efetivamente fornece um ponto de referência a partir do qual medir o efeito de portas ferroelétricas. Ao monitorar a resistência do dispositivo em função das tensões aplicadas às portas superior e inferior, os pesquisadores desenvolveram uma compreensão quantitativa do desempenho e do comportamento de comutação dos FETs de grafeno-ferroelétricos. Para uso como um dispositivo de memória não volátil, a porta dielétrica SiO2 também simplifica a escrita de bits, fornecendo uma fonte de fundo adicional de portadores de carga, permitindo que a polarização ferroelétrica seja comutada entre dois estados estáveis ​​correspondentes a duas orientações de polarização opostas.

p O novo dispositivo desenvolvido pela equipe de pesquisa alcançou resultados práticos impressionantes, capaz de escrever bits simétricos com uma relação de resistência entre os dois estados de resistência de mais de 500% e comutação não volátil reproduzível acima de 100, 000 ciclos.