Grafen kan ge terahertzfart

Grafentransistorer är en väg mot framtiden. Förmodligen. Tekniken lovar drift i terahertzområdet, när transistorerna en dag går att framställa på ett effektivt sätt.

Grafenbastransistorer, gbt, eller hot electron transistors som amerikanerna säger, finns i Kist-a och fungerar bevisligen, även om tekniken ingalunda är färdig för produktion. Förstärkningsfaktorn är ännu inte den bästa och framställningsmetoden är klumpig och lämpar sig inte för masstillverkning.

Grafenet fiskas upp ur etsbadet och läggs över på en mellanlagringsskiva.

Gbt är varken kryogeniska eller supraledande, utan fungerar i rumstemperatur i vanligt atmosfärstryck. Det ger dem en realistisk potential att bli något praktiskt användbart i framtiden.

Med gbt går vi från fysiska egenskaper till kvantfysiska. En gbt är inte ledande i galvanisk bemärkelse. All ström flyter igenom den tack vare tunneleffekten, en kvantfysisk effekt som bara gör sannolikt att elektronerna kan passera de isolerande barriärerna.

Spektakulära egenskaper

Alltid denna kvantfysik. Vi ber professor Mikael Östling, chef på KTH:s avdelning för integrerade komponenter och kretsar i Kista, om hjälp med att reda ut begreppen.

– Vi arbetar med det nya materialet grafen som både har spektakulära elektroniska och mekaniska egenskaper, och vi har visat konceptuellt att vi kan framställa en transistor med grafenbas, säger han.

Ett atomtjockt lager

Elektronerna inuti transistorn accelereras i ett mycket högt elektriskt fält, uppåt flera megavolt per centimeter, och blir då snabba, eller vad man kallar för ”heta”. Elektronerna går igenom basmaterialet hur lätt som helst utan att spridas, för det är bara ett atomlager tjockt.

Doktoranden och grafenfiskaren Sam Vaziri och institutionsledaren professor Mikael Östling.

– Skulle elektronerna spridas skulle de tappa farten, vilket vore liktydigt med ökad friktion eller resistans, säger Mikael Östling.

Det allra första grafenet som nobelpristagarna Andre Geim och Konstantin Novoselov tog fram, kom från grafiten i en blyertspenna där grafenet lyftes av från grafitskiktet med tejp. Det blev små snuttar som inte kunde användas i produktion, men väl till att visa principen.

Det är en väldig hajp kring alla nya material och egentligen var det inte så svårt att komma på att man kunde använda grafen som bas i en transistor.