En grafen -FET är en grafentransistor som använder ett elektriskt fält som genereras av en grind för att styra konduktansen hos en kanal. För närvarande finns det ingen industriell metod för att erhålla grafen, men det antas att dess goda konduktivitet kommer att bidra till att skapa transistorer med hög bärarmobilitet och, i denna indikator, överträffa rörligheten i kiselbaserade FET :er [1] .
De skapade fälteffekttransistorerna är inte perfekta och har höga läckströmmar (på grund av det faktum att grafen är en halvmetall ), även om moduleringen av konduktiviteten kan vara betydande [2] .
Eftersom grafen är en halvmetall är det omöjligt att bli av med bärare i den genom att applicera en grindspänning, och därför kommer det alltid att finnas en hög läckström i grafenstrukturer. För att övervinna denna oönskade effekt föreslås det att använda smala remsor av grafen, som kallas nanoband på grund av sin storlek, där det på grund av kvantstorlekseffekten är möjligt att bilda ett bandgap , vars bredd är omvänt proportionell. till den tvärgående storleken på bandet [3] [4] .
Det är dock inte alla nanoband som har ett bandgap, eftersom detta starkt beror på gränsatomernas placering, och i allmänhet har alla nanorribbon med atomer ordnade i kanten i en sicksack ( engelska zig-zag ) inget bandgap. Endast om atomerna är ordnade i form av en fåtölj ( engelsk fåtölj ), och deras antal skiljer sig från (3N-1), där N är ett heltal, bildas ett bandgap [5] . När defekter uppstår vid gränssnittet, går nanobanden från det metalliska tillståndet till halvledartillståndet. Eftersom det inte är möjligt att uppnå atomär precision med litografi , har det ännu inte varit möjligt att erhålla ett metallnanoband. Det finns dock flera arbeten som ägnas åt studien av bandgapets beroende av nanorbandsbredden [3] , där det visas att med en bandbredd på 20 nm är bandgapet 28 meV.
Den teoretiska studien av den elektroniska strukturen hos nanoband är föremål för många arbeten, både baserade på modellen av starkt bundna elektroner [5] och med lösningen av Dirac-ekvationen [6] , såväl som numeriska metoder [7] [8 ] ] [9] .
Den första enheten med en slutare demonstrerades i [10] , där författarna använde standardelektronlitografi . Metallporten vilade på ett tunt dielektriskt skikt (SiO 2 ). Kvaliteten på enheten försämrades märkbart på grund av den ytterligare spridningen av bärare i grafen, men författarna observerade en svagare modulering av konduktiviteten när spänning applicerades på grinden än i fallet med en omvänd grind . Trots det mycket plattare beroendet av motståndet på den applicerade gate-spänningen, visade detta arbete att konventionell elektronlitografiteknik också kan tillämpas på grafen.
För närvarande finns det flera tillvägagångssätt för att skapa fälteffekttransistorer baserade på grafen. Bland dem kan vi peka ut en experimentellt implementerad transistor baserad på Coulomb-blockaden och användningen av en ny effekt som förutspåddes i [2] .
Baserat på grafen är det möjligt att bygga en kvantpunkt , där man i tillräckligt små storlekar kan observera Coulomb-blockaden [2] .
Det visades i [11] att p–n-övergången kan fungera som ett effektivt sätt att fokusera ballistiska elektroner.
En tvålagers grafenfilm har en parabolisk, snarare än en linjär, spridningslag med ett nollenergigap [12] .
Grafen placerad på ett BN- substrat har ett spektrum av bärare med en ändlig massa [13] .
Alla ovanstående exempel på transistorer erhölls genom att skala grafitskikt med tejp - en process som är opålitlig och inte kompatibel med industriell produktion, även om prover som erhålls med denna metod har de överlägset bästa egenskaperna. Det finns också ett annat sätt att erhålla grafenfilmer på ett kiselkarbidsubstrat (SiC) genom dess termiska nedbrytning. [14] Denna metod är mycket närmare storskalig produktion.