• IT-Karriere:
  • Services:

FETs aus Graphen auf dem Weg zu 100 GHz

Erster vollständiger Wafer mit Graphenschicht

Die Entwicklung des Graphen, das als einer der Hoffnungsträger für die die Halbleitertechnik nach dem Silizium gilt, macht rapide Fortschritte. Wissenschaftler von IBM haben nun einen ganzen Wafer mit Feldeffekt-Transistoren aus Graphen gebaut, wenn auch einen recht kleinen.

Artikel veröffentlicht am ,

Einem Bericht von Ars Technica zufolge, der sich auf einen Artikel der aktuellen Ausgabe von Science bezieht, haben IBM-Forscher einen zwei Zoll durchmessenden Wafer mit Graphen-Transistoren hergestellt. Die Strukturbreite betrug dabei 240 Nanometer. Das erscheint angesichts kommerziell eingesetzter 32 Nanometer um ein Jahrzehnt hinter dem Stand der Technik zu liegen, aber die Graphenschicht des Forschungswafers ist nur ein bis zwei Atomlagen dick, was sich mit reinen Siliziumstrukturen nicht erreichen lässt.

Stellenmarkt
  1. Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Mainz
  2. MediaNet GmbH Netzwerk- und Applikations-Service, Freiburg im Breisgau

In der stabilen, nahezu zweidimensionalen Struktur des Graphen liegt auch der Reiz des Materials als Halbleiter, weshalb es auch häufig als Werkstoff für den Ein-Elektron-Transistor bezeichnet wird. Die Kohlenstoffverbindung verspricht zudem eine rund 100 Mal höhere Elektronenmobilität als bei Silizium.

Die Hoffnung der Wissenschaft war bisher vor allem, Graphen zusammen mit Silizium mit den Methoden der Halbleiterfertigung herstellen zu können. Anfang 2008 gab es bereits einzelne Schaltungen, IBM hat nun aber einen ganzen Wafer mit Feldeffekt-Transistoren (FET) aus Graphen hergestellt. Die Kohlenstoffschicht wurde dazu auf Siliziumcarbid (SiC) gezüchtet, das Gate-Oxid des Transistors aus Hafnium-Dioxid gebaut. Diese Verbindung kommt ebenfalls schon bei kommerziellen Chips zum Einsatz, unter anderem bei Intel seit der 45-Nanometer-Generation.

Die Schaltgeschwindigkeit der Transistoren konnten die Wissenschaftler auf bis zu 30 GHz treiben. Sie hoffen, mit weiteren Verfeinerungen - insbesondere einer 1-lagigen Graphenschicht - auf bis zu 100 GHz zu kommen. Ob sich damit auch komplexe Schaltungen wie Prozessoren bauen lassen, ist aber noch nicht abzusehen. Unter anderem zeigten die Graphentransistoren Effekte, die man so von Silizium nicht kennt: Die Stromstärke stieg linear mit der am Gate angelegten Spannung, "until device breakdown" schreibt Ars Technica.

Transistoren aus Silizium dagegen schalten ab einer bestimmten Spannung nicht mehr, oder die Stromstärke erhöht sich nicht mehr, egal wie hoch die Spannung ist. Dieser Grenzwert ist je nach Material und Bauform unterschiedlich, liegt aber weit vor einer Beschädigung der Schaltung. Die Graphen-Transistoren tun ihren Job aber offenbar ohne solche Warnsignale bis sie schmelzen.

Trotz solcher Beobachtungen, die noch erforscht werden müssen, ist die Weiterentwicklung des Graphen so schnell wie wenige Grundlagenforschungen in der Halbleiterei. Erst 2007 bauten britische Forscher den ersten Transistor damit, 2008 dann mehrere auf einem Stück Silizium. IBM hat nun nachgewiesen, dass sich Graphen auch mit mehreren Elementen moderner Serienfertigung vereinen lässt.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed


Anzeige
Mobile-Angebote
  1. 304€ (Bestpreis!)
  2. 689€ (mit Rabattcode "PRIMA10" - Bestpreis!)
  3. 328€ (mit Rabattcode "YDENUEDR6CZQWFQM" - Bestpreis!)
  4. 274,49€ (mit Rabattcode "PFIFFIGER" - Bestpreis!)

Komischer_Phreak 09. Mär 2013

Völliger Mumpitz, was Du schreibst. Ich konnte jede Änderung merken. Mag sein, das die...

qwertz123 08. Feb 2010

Die 32nm und die 240nm sind lassen sich selbstverständlich vergleichen, da es bei beiden...

mthx 06. Feb 2010

Hm, ich dachte schon das hat was mit Grap-schen zu tun. Danke für die Aufklärung.

Endlich 05. Feb 2010

Endlich mal ein echter Profi! Für Dich sind die IT-News hier gedacht!


Folgen Sie uns
       


E-Book-Reader Pocketbook Color im Test

Das Pocketbook Color ist der erste E-Book-Reader mit einem Farbbildschirm. Wir haben uns das Gerät angeschaut.

E-Book-Reader Pocketbook Color im Test Video aufrufen
SSD vs. HDD: Die Zeit der Festplatte im Netzwerkspeicher läuft ab
SSD vs. HDD
Die Zeit der Festplatte im Netzwerkspeicher läuft ab

SSDs in NAS-Systemen sind lautlos, energieeffizient und schneller: Golem.de untersucht, ob es eine neue Referenz für Netzwerkspeicher gibt.
Ein Praxistest von Oliver Nickel

  1. Firecuda 120 Seagate bringt 4-TByte-SSD für Spieler

Pinephone im Test: Das etwas pineliche Linux-Phone für Bastler
Pinephone im Test
Das etwas pineliche Linux-Phone für Bastler

Mit dem Pinephone gibt es endlich wieder ein richtiges Linux-Telefon, samt freier Treiber und ohne Android. Das Projekt scheitert aber leider noch an der Realität.
Ein Test von Sebastian Grüner

  1. Linux Mehr Multi-Touch-Support in Elementary OS 6
  2. Kernel Die Neuerungen im kommenden Linux 5.9
  3. VA-API Firefox bringt Linux-Hardwarebeschleunigung auch für X11

Xbox, Playstation, Nvidia Ampere: Wo bleiben die HDMI-2.1-Monitore?
Xbox, Playstation, Nvidia Ampere
Wo bleiben die HDMI-2.1-Monitore?

Trotz des Verkaufsstarts der Playstation 5 und Xbox Series X fehlt von HDMI-2.1-Displays jede Spur. Fündig werden wir erst im TV-Segment.
Eine Analyse von Oliver Nickel


      •  /