Yarının Nanoelektronik Devreleri İçin: Grafen Nanoteknolojisi
Bu grafen wafer 22.000'den fazla aygıt yapısını içermektedir..
Başarılı bilgisayar ve haberleşme endüstrisi, düşük masrafı ve çok sayıda bulunmasından dolayı başlıca silikon waferlar içeren çok sayıda mikro ve nanoyapılar ingilizce kısaltması CMOS olan Tamamlayıcı Metal Oksit Yarıiletken’in temelindedir. Çip yapıları nanoölçek boyutlara kadar uzanabilmektedir ama onlar 20 nanometrenin altına çekildiğinde daha fazla karmaşık sorunlar meydana gelir ve ekonomik olarak uygulanabilir değildirler. Ve 10 nanometrenin altında, CMOS teknolojisinin temel fiziksel sınırlarına ulaşılır.
Grafen malzemesinin bugünkü CMOS teknolojisinin ardındaki çip endüstrisini sağlayabileceği öne sürülüyor. Grafen, karbonun iki boyutlu bir katmanlı düzlemidir. Çok sayıda nanoteknoloji laboratuvarı ve konsorsiyumu, grafen tabanlı nanoelektroniği keşfediyorlar. Bununla birlikte araştırma ilgisi yoğun olsa da tek katman grafenin geniş ölçek üretiminde önemli bir sorun kaldı.
Cornell Üniversitesi’nde araştırmacılar, 1 cm’den büyük geniş ölçek tek katman grafen düzlemleri üretimi için yeni bir teknik duyurdular ve aygıt alttaşı üzerinde değişmeyen elektriksel özellikleri ile transistör üretildi.
Geleneksel çipler devrelerinin içine grafenin tam entegrasyonunda geleneksel ince film teknolojisi ile uyumlu olan büyük ölçek grafen sentezi için ölçeklenebilir teknik ve tekrarlanabilirlik gerekir.
Cornell Üniversitesi Kimya ve Kimyasal Biyoloji Bölümü’nde Asistant Profesör Park’ın grubu onların tek katmanlı grafeni büyütmelerinde bakır kullandılar. Her ne kadar temel mekanizma benzer olsa da 2009 yılının başında bildirilen makalede Cornell takımı bakır folyonun yerine buharlaştırılmış bakır film kullandılar.
İlgili yöntem
Park, bunun önemli bir teknolojik gelişme olduğunu ve doğrudan bir transfer işlemi olmadan tek tip transistör dizileri imal etmeyi sağladığını ifade ediyor. Bu bulgular düşük aygıt hata oranı (<%5) ve eşsiz elektriksel özelliklere yol açıyor. Ayrıca, teknik sadece alttaş ve büyütme odasının boyutuyla sınırlanır.
Bu alttaş büyütme, bir ince nikel adhezyon katmanı ile değişen kalınlıkla bir bakır film, bir termal oksit ile kapalı bir silikon wafer üstüne her ikisi doğrudan buharlaştırılır. Araştırmacılar, bakır filmin kalınlığının grafenin kalitesi için anahtar değişkenlerden biri olduğunu buldular.
Bu yöntem, basit bir fotolitografi süreci ile büyük ölçekli bir cihaz dizisinin üretimini sağlar. Bu sürecin önemli bir avantajı, onun yüksek verimi ve eşsiz elektriksel özelliklerdir. Bunu göstermek için Park’ın takımı yaklaşık 3-6 mm’lik geniş alanda bir tek alttaş üzerine değişik kanal uzunluğu ve genişliğinde 95 aygıt üretti ve onlar %97 başarı oranını yakaladılar.
Eklenecek sentez optimizasyonu ve malzeme karakterizasyonu ile zaten gelişmiş durumdaki geniş ölçek tek tabaka grafenin fiziksel ve elektriksel karakteristiklerinin daha fazla gelişeceğini umuyor Park.
Park’ın takımının bulguları Nano Letters’ın 27 Ekim 2009 yayınında bildirdiler (“Transfer-Free Batch Fabrication of Single Layer Graphene Transistors”).
Hazırlayan : Gökhan Atmaca – KuarkMNB
Kaynak: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=13795.php
