ساخت اولین مدار مجتمع گرافنی

[سمندون 19437]

پژوهشگران IBM اولین مدار گرافنی را که تمام عناصر مداری آن در یک تراشه واحد فشرده مجمتع شده‌اند، ساختند. این مدار جدید گام مهم دیگری به سوی الکترونیک گرافنی و کاربردهای بالقوه آن مانند مخابرات و تقویت‌کننده‌های بی‌سیم هموار می‌کند.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، علی رغم پیشرفت‌های زیاد در سال‌های اخیر، اجتماع ترانسیستورهای گرافنی با سایر مولفه‌ها بر روی یک تراشه هنوز یک چالش است. علت اصلی آن در این است که گرافن چسبندگی خوبی به فلزات و اکسیدهایی که به‌طور متداول در فرآیندهای ساخت نیمه‌رسانا استفاده می‌شوند، ندارد.

عکس یک مدار مجتمع گرافنی که نشان‌دهنده القاگرها، که به صورت دو ساختار مربعی بزرگ در قسمت چپ و راست بالا مشخص هستند، می‌باشد. ترانسیستور اثر میدانی، همان ساختار ریزی است که در مرکز عکس واقع شده است.

هماکنون بنظر می‌آید که فائدون آووریس و همکارانش از IBM با مدار مجتمع جدیدشان که از یک ترانسیستور گرافنی و یک جفت القاگری که به طور فشرده روی یک ویفر کاربید سیلکونی (SiC) مجتمع تشکیل شده است، بر این مشکل غلبه کرده باشند. فرآیند ساخت در مقیاس ویفری که این گروه ارائه کرده است، با روش‌های ساخت متداول نیمه‌رساناها سازگار است و می‌تواند در تولید انبوه مدارها استفاده شود.

 

این پژوهشگران گرافن خود را با واجذبی ("Desorption") سیلیکون از ویفر SiC سنتز کردند، تا لایه‌های گرافنی یکنواخت بر روی سطح SiC عایق ایجاد کنند. سپس آنها با استفاده از لیتوگرافی باریکه الکترونی کانال‌های ترانسیستوری را تعریف کرده و با استفاده از پلاسمای اکسیژن، گرافن را از درون نواحی کانال خارج کردند. القاگرها با لیتوگرافی باریکه الکترونی تعریف شده و با رسوب آلومینیوم فلزی با ضخامت میکرونی بر روی ویفرها تشکیل شدند. سرانجام، یک لایه دی اکسید سیلیکون به ضخامت 120 نانومتر، که با تبخیر باریکه الکترونی رسوب‌دهی شده است، برای جداکردن حلقه‌های القاگر از اتصالات فلزی زیرین استفاده می‌شود.

 

یو مینگ لین که یکی از اعضای این گروه است، می‌گوید که این مدارها در "مخلوط کن های" رادیوفرکانس تا 10 GHz کار می‌کنند. مخلوط‌کن، همان‌طور که از نامش پیداست، سیگنال‌های خروجی با فرکانس‌های مخلوط تولید می‌کند و یک عنصر اساسی در اکثر سیستم‌های مخابراتی است. در این افزاره، پژوهشگران مذکور دو سیگنال پرفرکانس به درگاه و خروجی مدار گرافنی اعمال می‌کنند. ترانسیستور گرافنی با هردو فرکانس مدوله می‌شود و جریان خروجی ایجاد می‌کند که شامل فرکانس‌های مخلوط است.

 

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.