Как следует из статьи, только что опубликованной в журнале Science, исследователи корпорации IBM продемонстрировали высокочастотный транзистор на основе графена, который работает на рекордной граничной частоте, когда-либо достигнутой графеновым полупроводниковым элементом – 100 млрд рабочих циклов в секунду, или 100 ГГц.

Это достижение стало важнейшей вехой в исследованиях по программе Carbon Electronics for RF Applications (CERA), спонсируемой Управлением перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ (DARPA) при Министерстве обороны США и направленной на создание оборудования связи нового поколения.

Рекордный показатель тактовой частоты был достигнут при использовании эпитаксиального графенового элемента масштаба кристаллической пластины (wafer-scale), изготовленного по технологическому процессу, который применяется в современном производстве кремниевых полупроводниковых устройств.

Графен представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом, соединенных в гексагональную сотоподобную кристаллическую решетку. Эта двумерная форма углерода обладает уникальными электрическими, оптическими, механическими и тепловыми свойствами. В настоящее время исследователи активно изучают возможности технологического применения графена.

Однородные и высококачественные графеновые пластины были получены путем термического разложения подложки из карбида кремния (SiC). В графеновом транзисторе используется архитектура с верхним расположением металлического затвора (metal top-gate) и новое решение изолирующего слоя затвора (gate insulator stack), содержащего полимер и оксид с высокой диэлектрической проницаемостью. Длина затвора, составившая «умеренно малую» величину в 240 нм, оставляет резерв для дальнейшей оптимизации производительности транзистора путем масштабирования (в сторону уменьшения) длины затвора.

Отметим, что рабочая частота графенового элемента уже превышает граничную частоту современных кремниевых транзисторов с такой же длиной затвора (~ 40 ГГц). Подобной производительностью обладают элементы на основе графена, полученные из природного графита. Это доказывает, что высокие уровни производительности могут достигаться у элементов из графена различного происхождения. Ранее команда исследователей продемонстрировала графеновые транзисторы с граничной частотой 26 ГГц, в которых были использованы слои графена, полученные из природного графита.