ترانزیستور اثر میدانی با نوار گرافنی (Graphene Nanoribbon FET)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور اثر میدانی با نوار گرافنی (Graphene Nanoribbon FET) :
Graphene Nanoribbon FET (GNR-FET) نوعی ترانزیستور اثر میدانی است که کانال آن از یک نوار باریک گرافن (Graphene Nanoribbon) با عرض چند نانومتر ساخته شده است. محدودیت کوانتومی در جهت عرض نوار باعث ایجاد گاف انرژی می شود که به عرض نوار (W) و نوع لبه (آرمچیر یا زیگزاگ) بستگی دارد. این گاف می تواند نسبت
\[ I_{on}/I_{off} \]را تا حد قابل قبولی برای کاربردهای دیجیتال افزایش دهد.
رابطه گاف انرژی با عرض نوار تقریبا به صورت
\[ E_g \propto 1/W \]است. برای دستیابی به گاف مناسب (مثلا ۰.۵ eV)، عرض نوار باید کمتر از ۵ نانومتر باشد. ساخت چنین نوارهای باریک با لبه های صاف (بدون ناهمواری) بسیار چالش برانگیز است. ناهمواری لبه ها باعث پراکندگی حامل ها و کاهش شدید تحرک می شود.
\[ E_g \approx \frac{0.8\,\text{eV·nm}}{W} \quad \text{(برای نوار آرمچیر)} \]GNR-FETها می توانند مانند MOSFETهای معمولی عمل کنند: با اعمال ولتاژ گیت، می توان کانال را روشن یا خاموش کرد. تحرک در GNRها به شدت به کیفیت لبه ها وابسته است. بهترین نمونه ها تحرک چند صد
\[ cm^2/V\cdot s \]را نشان داده اند که بسیار کمتر از گرافن ورق ای است.
کاربردهای بالقوه: ترانزیستورهای دیجیتال با توان مصرفی پایین، حسگرهای زیستی (با حساسیت بالا به دلیل نسبت سطح به حجم). تحقیقات بر روی روش های ساخت (مانند برش نانولوله ها یا لیتوگرافی با دقت اتمی) ادامه دارد و هنوز این قطعات به تولید انبوه نرسیده اند.
