Grafen je speciální forma uhlíku, v níž jsou atomy
uspořádány v rovině do šestiúhelníkového vzoru. Jedná se o materíál
s extrémní pevností, pro polovodičový průmysl je však zajímavý unikátní
vodivostí. Elektrony v něm dosahují téměř rychlosti světla a materiál jim
prakticky neklade odpor. Pohyblivost elektronů má být konkrétně až dvěstěkrát vyšší
než v křemíku. Díky této vlastnosti by se mohl uplatnit při výrobě
vysoce efektivních a rychlých čipů.
Jednou z hlavních překážek použití grafenu je, že se
nejedná o polovodič. Nemůže tedy sám o sobě přerušit tok elektrického proudu.
To je ovšem nutné k vytvoření logického stavu 0 a vůbec k přepínání
stavů. Tuto potíž je nutno překonat, má-li být technologie použitelná
k výrobě hradel a tranzistorů. Výzkumníci společnosti Samsung nyní přišli
s možným řešením tohoto problému, a ověřili je vytvořením experimentálních
logických obvodů.
Ze zprávy společnosti se dozvídáme, že tohoto pokroku bylo
dosaženo nahrazením tranzistorů funkčně podobným prvkem s jinou stavbou.
Samsung se tím vyhnul nutnosti vyvolat u grafenu polovodičové chování.
Dosavadní snahy v tomto směru totiž vedly k značné eliminaci
vodivosti materiálu, čímž jsou vlastně zmařeny jeho výhody. Přerušování proudu
proto Samsung vyřešil přidáním jiného materiálu pro stavbu hradla.
U křemíku se pro přerušení proudu používá přechod mezi
polovodičem typu P a polovodičem typu N. Pro grafenové „tranzistory“ výzkumníci
tento prvek nahradili přechodem mezi kovem a polovodičem. Na něm vzniká
takzvaná Schottkyho bariéra, kterou lze využít k usměrnění (a tedy
přerušení) proudu. V tomto uspořádání hraje grafen roli kovu (respektive
polokovu), zatímco polovodičovou část vytvořili výzkumníci z křemíku.
Jelikož grafen zde zůstává polokovem, zachovává si vysokou vodivost.
„Tranzistory“ zkonstruované na principu Schottkyho bariéry
Samsung ve zprávě označuje jako barristory. Jejich realizovatelnost výzkumníci
prozatím ověřili vytvořením prvních logických obvodů. V článku
publikovaném o výzkumu je zmíněn konkrétně negátor a polosčítačka (tedy obvod,
umožňující sestavení úplné sčítačky).
Zdá se tedy, že technologie má určitou
perspektivu. To ovšem neznamená, že bychom se jí dočkali v nejbližší
budoucnosti. Nejprve bude třeba vyvinout výrobní postup schopný obvody masově
vyrábět s potřebnou mírou miniaturizace.
K tomu je nejspíše ještě dlouhá cesta. Společnost Samsung však
zřejmě v schopnosti grafenu věří. K technologii již totiž vlastní několik
patentů.
