Инженеры из Университета Райса и Калифорнийского университета в Риверсайде (США) сотворили графеновый однотранзисторный усилитель.
Однотранзисторный усилитель, простейшая компонент аналоговых верениц, строится на базе транзистора и резистора и может быть трудиться в режиме с общим истоком, общим стоком и общим затвором. Разные режимы ударят разные характеристики, определяемые коэффициентом увеличения по напряжению при малом уровне сигнала (ΔVвых/ΔVвх). При использовании нормальных кремниевых МОП-транзисторов каждому режиму отвечает своя схема включения: расположение резистора, точка подачи Vвх и съёма Vвых.
Графен разрешает конструировать «гибкие» усилители, поскольку регулировкой усилия смещения здесь можно добиться изменения типа проводимости. «Эту возможность обеспечивает свойственная V-образная вольт-амперная характеристика транзистора», — подмечает один участников исследования Александр Баландин.
| V-образная зависимость тока ICИ от усилия VЗИ для графенового транзистора с обозначенными чёрными точками значениями напряжения смещения, какие соответствуют разным режимам работы усилителя (см. ниже). С — сток, И — верховье, З — затвор. Справа — изображение транзистора, полученное с поддержкой сканирующего электронного микроскопа. (Иллюстрация из журнала ACS Nano.) |
Графеновые транзисторы авторы основывали на легированной кремниевой подложке, которая предназначалась нижним затвором и покрывалась слоем SiO2. Ширина канала транзисторов собирала 2, а длина — 9 мкм. Подвижность носителей заряда при комнатной жару находилась в диапазоне 3 000–4 000 см2•В-1•с-1.
Полученные устройства зажигались в показанную на рисунке ниже схему с R = 20 кОм и напряжением стола V = 1 В. Характеристику ΔVвых/ΔVвх в данном случае можно переписать в виде Δ(V - IСИ•R)/ΔVвх.
Строй работы устанавливался изменением напряжения смещения Vсм. Если его значение приводилось на левую часть V-образной искривленный, усилитель работал в режиме с общим стоком, а переход в справедливую часть соответствовал режиму с общим истоком. Подача Vсм, отвечающего минимуму тока на графике, переводила технологию в режим умножителя частоты.
В ближайшем грядущем учёные начнут эксперименты с транзисторами с верхним затвором, которые должны давать вящее усиление при малом уровне сигнала. Сейчас этот множитель во всех трёх режимах составляет лишь 0,01–0,02.
| Схема введения графенового транзистора (иллюстрация из журнала ACS Nano). |
Полная версия отчёта опубликована в журнале ACS Nano; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.
Страницы:[1] 2
