IBM-onderzoekers bouwen 100GHz-transistor

Een transistor die van grafeen, een vorm van een enkele laag koolstof, werd gemaakt, haalde een schakelsnelheid van 100 gigahertz. Dat is een record voor grafeen-transistors en daarmee zijn silicium-transistors ruim voorbijgestreefd.

De transistor die het record neerzette, werd door de medewerkers van IBM Research gemaakt van grafeen dat op een wafer werd geproduceerd. Een eerder record, een transistor die een schakelsnelheid van 26GHz haalde, werd behaald met grafeen dat een natuurlijke oorsprong had. Het wafer-grafeen dat de 100GHz-grens doorbrak, werd op een siliciumcarbide-wafer gegroeid. Door het materiaal sterk te verhitten, ontstond een laagje grafeen op de wafer dat verder bewerkt kon worden tot transistor.

De geproduceerde rf-transistor bestaat uit een metalen gate, een polymeer met hoge diëlektrische constante die als isolator dienst doet en een grafeen channel. De hoge schakelsnelheid werd mogelijk gemaakt doordat elektronen zeer snel door de monolaag koolstof van het grafeen kunnen bewegen. De transistor had een gate-lengte van 240nm: bij die afmetingen zou een silicium-transistor niet verder dan 40GHz komen. Door de gate-lengte verder te verkleinen, willen de IBM-onderzoekers de prestaties van de rf-transistor verder opschroeven.

Het onderzoek werd gefinancierd door de Amerikaanse militaire onderzoeksinstantie Darpa en is onderdeel van dienst CERA, of Carbon Electronics for RF Applications-programma. Dat programma moet onder meer bijdragen tot de ontwikkeling van snellere communicatie-apparatuur.