Stap vooruit in fabricage grafeen transistors

1 reactie

Het Georgia Institute of Technology ontwikkelde onlangs naar eigen zeggen een nieuwe methode om halfgeleiders op basis van grafeen te produceren die de weg moet vrijmaken voor commerciële toepassing. Dat grafeen de potentie heeft om silicium op te volgen als grondstof voor transistors bleek eerder al uit diverse publicaties, waarbij schakelsnelheden van 100 GHz gerealiseerd werden. Een goede methode om uit grafeen efficiënt transistors te fabriceren bestond echter nog niet.

In het Hardware.Info Magazine #6/2009 kon je uitgebreid lezen over hoe de huidige processor geproduceerd wordt. Een aanvulling op dit artikel legde bovendien nog eens visueel dit hele proces van 32 stappen uit. In het oorspronkelijke artikel wordt uit de doeken gedaan dat er twee type transistors bestaan, NPN en PNP, die respectievelijk een positief en negatief geladen geleidingskanaal herbergen. Het realiseren van dit geleidende kanaal gebeurt door met een gigantische snelheid ionen op silicium af te vuren, waarbij een fotogevoelige laag ervoor zorgt dat deze het materiaal alleen op de juiste plekken kunnen binnendringen. Dit proces wordt ook wel doping genoemd.

Hoewel ditzelfde principe ook opgaat bij grafeen als grondstof, bestond er vooralsnog geen goede methode om doping bij grafeen te bewerkstelligen. Het Georgia Institute of Technology heeft echter ontdekt dat met het polymeer waterstof silsesquioxaan, ook wel afgekort tot HSQ en met de chemische formule HSiO1,5, als filmlaag, doping mogelijk wordt. Met behulp van deze laag en een elektronenkanon met een straaldikte van 4 à 5 nm kan uit grafeen een NPN- of PNP-transistor gemaakt worden door de intensiteit van de straal te variëren. Een hoge intensiteit leidt tot een NPN-transistor, terwijl een lage intensiteit resulteert in een PNP-variant.

Wat ten grondslag ligt aan deze reactie is nog niet helemaal duidelijk, maar men vermoedt dat het dopingproces ervoor zorgt dat waterstof- en zuurstofmoleculen zich hechten bovenop de grafeenstructuur en zodoende de halfgeleidende eigenschappen introduceert. Dit is anders dan doping bij silicium, waarbij de ionen zich nestelen binnenin het materiaal. Volgens het Georgia Institute of Technology is in ieder geval uniek dat beide type transistors nu te produceren zijn met behulp van slechts één soort dopingmateriaal.

Momenteel wordt nader onderzoek gedaan naar eventuele andere polymeren die gebruikt zouden kunnen worden als dopingmateriaal en die mogelijk een betere controle bieden bij het doping of kwalitatief betere transistors kunnen opleveren.

Het productieproces van een transistor in 32 stappen, klik op de afbeelding voor het artikel

Bronnen: Georgie Institute of Technology, EETimes

« Vorig bericht Volgend bericht »
0
*