ترانزیستور اثر میدانی گرافنی (Graphene FET - GFET)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور اثر میدانی گرافنی (Graphene FET - GFET) :
GFET (Graphene Field-Effect Transistor) یک ترانزیستور اثر میدانی است که کانال آن از یک لایه گرافن (تک لایه یا چندلایه) تشکیل شده است. گرافن به دلیل تحرک الکترونی فوق العاده بالا (تا ۲۰۰۰۰۰
\[ cm^2/V\cdot s \])، رسانایی عالی، و ضخامت اتمی، پتانسیل بالایی برای کاربردهای فرکانس بالا (RF) و حسگرها دارد.
ساختار GFET مشابه MOSFET است، با این تفاوت که لایه گرافن به عنوان کانال روی یک زیرلایه (معمولا SiO2/Si یا زیرلایه های دوبعدی مانند hBN) قرار می گیرد و الکترودهای سورس و درین (معمولا طلا یا پالادیم) روی آن ساخته می شوند. گیت می تواند از پشت (Back Gate) یا از بالا (Top Gate) با یک لایه عایق (مانند Al2O3 یا hBN) تعبیه شود.
مهم ترین چالش GFET نبود گاف انرژی در گرافن خالص است. به دلیل همپوشانی نوار ظرفیت و رسانش در نقطه دیراک (Dirac Point)، نمی توان ترانزیستور را به طور کامل خاموش کرد و نسبت
\[ I_{on}/I_{off} \]معمولا کمتر از ۱۰ است. این مشکل GFET را برای کاربردهای دیجیتال نامناسب می کند، اما برای کاربردهای آنالوگ و RF که نیاز به خاموشی کامل نیستند، عالی است.
\[ \mu \approx 10^5\,\text{cm}^2/V\cdot s \quad , \quad I_{on}/I_{off} \approx 3\text{–}10 \]کاربردهای GFET: تقویت کننده های فرکانس بالا (تا چند صد گیگاهرتز)، آشکارسازهای نوری فوق سریع، حسگرهای زیستی و شیمیایی (به دلیل حساسیت بالا به تغییرات سطح)، و الکترونیک انعطاف پذیر و شفاف. شرکت هایی مانند IBM و Samsung نمونه های آزمایشی GFET با فرکانس قطع بالای ۳۰۰ گیگاهرتز ساخته اند.
