IBM повествует о микросхеме из графена

С 5 по 7 декабря в Вашингтоне пройдет мероприятие International Electron Device Meeting. На нем специалисты IBM расскажут об изготовлении микросхемы из графена с применением техпроцесса, близкого к тому, который используется при производстве кремниевых микросхем по технологии CMOS. Микросхема представляет собой радиочастотный удвоитель, работающий на частоте 2 ГГц.

Привлекательность графена, представляющего собой решетку из атомов углерода толщиной в один атом, заключена в высокой мобильности электронов. По этому показателю графен превосходит кремний, по меньшей мере, в 40 раз. Однако на пути применения материала, характеризующегося также большой плотностью тока и высокой скоростью насыщения, стоят технологические сложности. Пока до освоения в производстве дело не дошло — исследователи создают лишь отдельные приборы и простые интегральные схемы.

Специалистам IBM удалось продвинуться на пути к серийному производству с использованием пластин диаметром 200 мм и техпроцесса, «совместимого с CMOS».

Превосходные электрические качества графена делают его инертным, что затрудняет формирование каких-либо слоев поверх слоя графена (в частности, сложно нанести слой диэлектрика, изолирующего затвор). Ученые решили пойти от обратного: сначала сформировать необходимые структуры на кремниевой пластине, а затем нанести на нее графеновые слои, используя вакуумное напыление. Когда графеновые области были сформированы, к ним подвели контакты, играющие роль стока и истока. Так удалось создать полноценные полевые транзисторы.



На верхней иллюстрации показано сечение структуры затвора, полученное с помощью электронного микроскопа.

На нижней иллюстрации (по часовой стрелке, начиная с левого верхнего изображения): 200-миллиметровая пластина с графеновыми транзисторами; отдельный чип; снимок транзистора, сделанный с помощью электронного микроскопа; увеличенное изображение затвора.

В схему вышеупомянутого повторителя частоты входит несколько транзисторов и пассивные компоненты. Коэффициент передачи повторителя оказался равен -25 дБ при выходной частоте 2 ГГц.