ترانزیستور گرافنی (Graphene Transistor)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور گرافنی (Graphene Transistor) :
ترانزیستور گرافنی (Graphene Transistor) یک ترانزیستور اثر میدانی است که کانال آن از گرافن، یک لایه تک اتمی از اتم های کربن با آرایش شش ضلعی، ساخته شده است. گرافن به دلیل خواص منحصر به فرد خود مانند تحرک الکترون فوق العاده بالا (تا ۲۰۰۰۰۰
\[ cm^2/V\cdot s \])، رسانایی حرارتی بالا، و استحکام مکانیکی، توجه زیادی را در تحقیقات الکترونیک جلب کرده است.
با این حال، گرافن خالص (تک لایه) دارای گاف انرژی صفر است، یعنی رسانایی آن را نمی توان به طور کامل قطع کرد (نسبت
\[ I_{on}/I_{off} \]پایین). این مشکل بزرگترین مانع برای استفاده از گرافن در ترانزیستورهای دیجیتال (که نیاز به خاموش شدن کامل دارند) است. برای ایجاد گاف انرژی، روش هایی مانند نوارهای گرافنی (Graphene Nanoribbon با عرض کمتر از ۱۰ نانومتر) یا اعمال میدان الکتریکی عمودی (در گرافن دو لایه) به کار می رود.
\[ E_g \propto \frac{1}{W} \quad \text{(برای نانوریبون)} \quad , \quad \mu \approx 10^5\,\text{cm}^2/V\cdot s \]انواع ترانزیستورهای گرافنی: (۱) GFET (Graphene FET) با کانال گرافن تک لایه یا دو لایه، (۲) ترانزیستورهای گرافن نانوریبون، (۳) ترانزیستورهای تونلی گرافنی، (۴) ترانزیستورهای دوقطبی گرافنی (که از خاصیت دوقطبی بودن گرافن استفاده می کنند).
مزایای ترانزیستورهای گرافنی: سرعت بالا (تا چند صد گیگاهرتز)، شفافیت (برای الکترونیک شفاف)، انعطاف پذیری. معایب: نسبت
\[ I_{on}/I_{off} \]پایین (در گرافن تک لایه)، گاف انرژی کوچک، و چالش های ساخت (تولید گرافن با کیفیت بالا و یکنواخت).
کاربردهای بالقوه: ترانزیستورهای فرکانس بالا (RF)، حسگرهای بسیار حساس، الکترونیک انعطاف پذیر و شفاف. اگرچه نمونه های آزمایشی GFET با فرکانس بالای ۱۰۰ گیگاهرتز ساخته شده اند، اما کاربرد دیجیتال گرافن هنوز با چالش مواجه است.
