Grafeenielektroniikka uuteen ulottuvuuteen

Grafeenista on tehty lukuisia kokeellisia transistoreita mutta niitä ei voi pakata mikrosirulle koska grafeenilla ei ole luontevaa kiellettyä energiarakoa.

Asiaa on yritetty ratkoa siitä lähtien kun grafeeni esiteltiin mutta mitään todellista ratkaisua ole toistaiseksi tarjottu.

Nyt Manchesterin tutkijat esittävät grafeenin käyttöä pystysuunnassa eikä vaakatasossa kuten aiemmat kokeilut. He käyttävät grafeenia kuin elektrodia, josta elektroneja tunneloituu eristeen läpi toiseen metalliin. Tätä kutsutaan tunnelointidiodiksi.

Grafeenilla on myös sellainen ominaisuus, että ulkoinen jännite voi muuttaa tunneloituvien elektronien energiaa. Tähän perustuen tutkijat kehittivät aivan uudentyyppisen piirikomponentin eli pystyrakenteisen kenttävaikutustunnelointitransistorin. Perinteisessä piifetissä virta kulkee tavallaan vaakatasossa.

Uusi transistori koostuu grafeenin kanssa kerrostetusta atomikerroksen paksuisesta boorinitridistä tai molybdeenidisulfidista. Niillä saavutetaan vastaavasti kytkentäsuhteita 50 ja 10 000.

Tutkijat uskovat, että nyt grafeeniperustaisen elektroniikan mahdollisuudet ovat parempia kuin koskaan ennen ja että atomikerroksien kokoonpanon konsepti on todennäköisesti jopa tärkeämpi läpimurto kuin uusi transistori.

Uudenlainen ratkaisu tarjoaa uusia mahdollisuuksia sekä perusfysiikkaan että sovelluksiin. Mahdollisia esimerkkejä ovat vaikkapa ledit ja aurinkokennot.