4.2. Tranzistori din grafen
Grafenul
este unul dintre acele materialele exotice care permit deja sau promit salturi
tehnologice în cele mai variate domenii, însă una dintre cele mai interesante direcţii,
adică înlocuirea materialelor semiconductoare actuale, nu s-a bucurat de un
succes prea mare până acum. Un grup de cercetători din cadrul University of
California cred că au descoperit o nouă metodă pentru proiectarea circuitelor
electronice din grafen, ceea ce ar permite realizarea unor procesoare cu
frecvenţe de tact net superioare celor actuale.
Conform unor prognoze , tranzistorii din
cipurile electronice vor atinge limita tehnologiilor bazate pe siliciu undeva
în următorii 10 - 15 ani, dată la care ar trebui să fim deja înarmaţi cu
tehnologii noi dacă vom dori să evităm o stagnare. Ideea unui tranzistor
fabricat din grafen nu este nouă iar încercări funcţionale există, însă acestea
nu sunt nici pe departe pregătite pentru o implementare industrială.
Cel mai rapid tranzistor fabricat din grafen a
atins ameţitoarea frecvenţă de 427 GHz, depăşind astfel cu un ordin de
magnitudine performanţa maximă de 8,5 GHz a cipurilor bazate pe siliciu. Pentru
a putea funcţiona, tranzistorii fabricaţi din peliculele atomice de grafen au
însă nevoie de condiţii speciale de lucru deoarece aceştia au pierderi foarte
mari de energie şi disipă cantităţi însemnate de căldură.
Tranzistorii fabricaţi din siliciu au
proprietăţi izolatoare atunci când sunt aplicate tensiuni scăzute şi
conductoare atunci când acestea cresc, acest comportament permiţând crearea
porţilor logice. Spre deosebire de siliciu, grafenul este conductiv indiferent
de puterea aplicată, iar crearea unor circuite binare ridică probleme care au
fost depăşite în laborator, cu limitările menţionate mai sus, prin doparea
atomilor sau deformarea fizică a foilor de grafen.
Cercetătorii americani afirmă că aceste încercări,
care încearcă să facă grafenul să se comporte precum siliciu dopat, sunt
greşite. Conform datelor publicate, soluţia constă într-o abordare diferită a
impasului tehnologic şi specularea efectului de rezistivitate negativă. Un
comportament contraintuitiv al multor materiale, printre care şi grafenul,
rezistivitatea negativă se manifestă printr-o scădere a tensiunii electrice în
urma creşterii intensităţii. Aceste treceri de la o tensiune mai mare la una
mai mică pot fi folosite pentru crearea unor comutatoare în acelaşi mod în care
sunt folosite schimbările conductivităţii siliciului, permiţând astfel
realizarea unui nou tip de tranzistor.
Cercetătorii au făcut deja câteva teste cu
noua tehnologie, reuşind crearea unor porţi XOR cu doar trei transistori din
grafen, spre deosebire de cei opt tranzistori ceruţi de tehnologiile bazate pe
siliciu. Acest salt tehnologic permite realizarea unor circuite mai mici care
vor beneficia şi de salturi impresionante de viteză, modelul experimental rulând
la frecvenţa de 400 GHz.
Toate aceste încercări sunt promiţătoare, însă
înainte de a visa la procesoare mici care rulează la frecvenţe abisale, cineva
va trebui să preia ideea, să determine condiţiile clare în care grafenul
manifestă proprietatea de rezistivitate negativă şi să realizeze circuite mai
complexe cu aceşti tranzistori.