ترانزیستور با دولایه گرافن (Bilayer Graphene Transistor)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور با دولایه گرافن (Bilayer Graphene Transistor) :
ترانزیستور با دولایه گرافن (Bilayer Graphene Transistor) از دو لایه گرافن که روی هم قرار گرفته اند (با نظم خاص) ساخته می شود. برخلاف گرافن تک لایه، در گرافن دو لایه می توان با اعمال میدان الکتریکی عمودی (با استفاده از دو گیت، یکی در بالا و یکی در پایین) یک گاف انرژی قابل تنظیم ایجاد کرد. این ویژگی بسیار مهم است، زیرا امکان خاموش کردن ترانزیستور را فراهم می کند.
در گرافن دو لایه، برهم کنش بین لایه ها باعث تغییر ساختار نواری می شود. با اعمال ولتاژ نامتقارن به دو گیت (یعنی یک گیت مثبت و دیگری منفی)، می توان تقارن بین لایه ها را شکست و گاف انرژی تا حدود ۰.۲-۰.۳ eV ایجاد کرد. این گاف برای کاربردهای دیجیتال در دمای اتاق کافی است (گرچه نسبت
\[ I_{on}/I_{off} \]هنوز کمتر از سیلیکون است).
\[ E_g \approx \frac{e d E_{ext}}{\hbar v_F} \quad \text{(تقریبی)} \]ساختار ترانزیستور دو لایه گرافن شامل یک سد از جنس دو لایه گرافن، دو گیت (بالا و پایین) با لایه های عایق (مانند hBN یا Al2O3)، و الکترودهای سورس و درین است. با تنظیم ولتاژ گیت ها، می توان نقطه کار را طوری تنظیم کرد که ترانزیستور در حالت روشن یا خاموش باشد.
مزایا: قابلیت تنظیم گاف، تحرک نسبتا بالا (چند هزار
\[ cm^2/V\cdot s \])، و امکان ساخت مدارهای مکمل (با دو نوع حامل). معایب: پیچیدگی ساخت (نیاز به دو گیت و هم ترازی دقیق)، و گاف انرژی هنوز کمتر از مواد نیمه هادی رایج. تحقیقات برای بهبود کیفیت و افزایش گاف ادامه دارد.
