Grafen kan ge terahertzfart

Sedan gäller det att bearbeta signalerna också. Då behöver man väldigt snabba transistorer, och ska man ha en snabb transistor måste den vara liten, så att den får små parasitiska (oönskade) kapacitanser som saktar ned vågformerna. Gbt har en fördel där. Avståndet mellan emitter och kollektor är mycket litet och skikten är väldigt tunna, vilket gör elektronernas transittid väldigt kort.

Mobiliteten ger snabbheten

Den högre elektronmobiliteten är lösningen när man vill upp i höga driftfrekvenser.

– Man försöker hela tiden hitta material som håller högre mobilitet än kiselmaterial, så att man kan få snabbare eller strömsnålare transistorer med samma dimensioner som kiseltransistorer har i dag, säger Mikael Östling.

En gbt i genomskärning. Elektronerna tunnlar från emittern nedtill, genom de isolerande barriärerna och samlas upp i kollektorn. De isolerande barriärerna är till för att hindra kortslutning, men hindrar samtidigt galvanisk ledning. Ledningen baseras i stället på tunnling, en sannolikhetseffekt. När basen ligger på noll volt mot emittern har elektronerna inte tillräcklig energi för att kunna tunnla, men ökar man basförspänningen blir de isolerande barriärerna ”tunnare” genom att elektronerna tillförs mera energi, så sannolikheten ökas att de kan tunnla igenom båda isolatorerna. Emitterledaren kommer upp ur substratet lite längre bort, där den förses med en metallkontakt.

Kiselgermanium är väldigt bra i det avseendet, så det började Intel använda i sin 45-nanometersteknik för några år sedan. Inblandningen av germanium har ökat och nu vill man övergå till enbart germanium.

– Vi är tillbaka vid år 1947 ungefär, då man började med germaniumtransistorer men inte kunde hantera germanium som vi kan i dag.

Vad kommer det kosta? 

Ännu snabbare elektroner får man om man börjar blanda in exotiska material som legeringar av indium, gallium, fosfor och antimon i kanalerna.

Men den slutliga frågan är hur mycket det kommer att kosta. Ingen fysik i världen rår på dollarn. Utnyttjandet av grafen inom elektronik är bara en variant på hur elektronik utvecklats enligt Moores lag hittills. Vi vill ha förbättrade prestanda till bästa möjliga pris. Moores lag är en ekonomisk lag, inte en teknisk lag. Vi vet var vi är i dag, men vi vet inte var vi är om fem år. Vi vet dock vad världsekonomin kräver. Antingen är man med och presterar enligt lagen eller också är man utslagen.

– Grafentransistorer är en möjlig del av framtiden, säger professor Mikael Östling och ser klurig ut.

– Men vi är inte där än, avslutar han.

För att kunna ta bilder blev jag insläppt i KTH:s renrum. Människan är en smutsig varelse som tappar lösa småbitar hela tiden, så man måste bära heltäckande skyddsdräkt.