p (Phys.org) - Um novo transistor baseado em grafeno no qual os elétrons viajam tanto sobre uma barreira quanto sob ela (por tunelamento) exibiu um dos mais altos desempenhos de transistores baseados em grafeno até hoje. A combinação dos dois tipos de transporte permite que o transistor alcance uma grande diferença entre seus estados ligado e desligado, dando uma alta relação liga / desliga, que até agora tem sido difícil de alcançar em transistores baseados em grafeno. Com esta vantagem, além de sua capacidade de operar em substratos transparentes e flexíveis, o novo transistor pode desempenhar um papel importante em dispositivos pós-CMOS, que devem ser capazes de computar em velocidades muito mais rápidas do que os dispositivos atuais. p Os pesquisadores da Universidade de Manchester, no Reino Unido, que projetou o novo transistor baseado em grafeno, publicaram seu estudo sobre o dispositivo em uma edição recente da Nature Nanotechnology .

p Como os pesquisadores explicam em seu estudo, outros transistores baseados em grafeno foram demonstrados anteriormente, muitos dos quais têm uma estrutura em sanduíche com folhas de grafeno com a espessura de um átomo formando as camadas externas e um material ultrafino diferente formando a camada intermediária. Esta camada intermediária pode consistir em muitos materiais possíveis. No estudo atual, os pesquisadores usaram dissulfeto de tungstênio bidimensional (WS ₂ ) como a camada do meio, que serviu como uma barreira atomicamente fina entre as duas camadas de grafeno.

p A maior vantagem de usar WS ₂ em comparação com a maioria dos outros materiais de barreira é que WS ₂ As propriedades químicas de permitem que os elétrons atravessem passando pela barreira, como no transporte termiônico, ou embaixo dele, como em tunelamento. No estado desligado, muito poucos elétrons podem cruzar a barreira por qualquer método de transporte, mas eles podem cruzar por um ou ambos os métodos no estado ligado.

p Alternar entre os dois estados envolve alterar a tensão da porta do transistor. Uma tensão de porta negativa cria o estado desligado, uma vez que aumenta a altura da barreira de tunelamento, de modo que poucos elétrons podem cruzar a barreira. Uma tensão de porta positiva muda o transistor para o estado ligado, reduzindo a altura da barreira de tunelamento e - se a temperatura for alta o suficiente - permitindo também a corrente termiônica sobre barreira.

p Para tornar a relação liga / desliga a mais alta possível, os pesquisadores aproveitaram a maneira como a dependência da corrente de tunelamento nas mudanças de voltagem para diferentes níveis de voltagem. Em baixas tensões e baixas temperaturas, a corrente de tunelamento varia linearmente com a voltagem, mas depois cresce exponencialmente com a tensão em tensões mais altas. Neste ponto, a corrente termiônica se torna o mecanismo de transporte dominante.

p Usando essas informações a seu favor, os pesquisadores puderam sintonizar o transistor para atingir uma relação liga / desliga superior a 1 x 10 ⁶ à temperatura ambiente, que é competitivo com os melhores transistores baseados em grafeno com qualquer material de barreira. Além disso, este nível de desempenho satisfaz os requisitos para ser um candidato a dispositivos eletrônicos pós-CMOS de próxima geração. Como o novo transistor tem apenas algumas camadas atômicas de espessura, deve ser capaz de tolerar a flexão e pode ter aplicações potenciais no futuro flexível, dispositivos eletrônicos transparentes. p Copyright 2013 Phys.org
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