Несмотря на то, что графен обладает высокой подвижностью зарядов, его использование в качестве материала канала проводимости в полевых транзисторах затруднено. Дело в том, что по своей природе графен является полуметаллом и, следовательно, при комнатной температуре такой материал в полевых транзисторах неприменим, поскольку при приложении затворного напряжения всегда будет существовать существенный ток утечки. Для решения этой проблемы необходимо миниатюризировать полоски графена, чтобы квантово-размерные эффекты привели к образованию запрещенной зоны. Однако существующие на данный момент технологии получения графеновых лент с запрещенной зоной довольно медленные, а получаемые в результате них полоски обладают разупорядоченными краями, что отрицательно сказывается на их электронных свойствах. Международный коллектив ученых утверждает, что разработанная ими технология лишена вышеупомянутых недостатков.
В основе предложенного авторами статьи метода лежит давно известный способ получения эпитаксиального графена на поверхности карбида кремния при повышенных температурах. Давно известно, что грань (0001) карбида кремния имеет большую склонность к образованию мономолекулярных ступенек в направлении <1-100>, что приводит к образованию нанограней (1-10n) высотой в 4-5 периодов элементарной ячейки и наклоненных под углом 25 градусов к базисной плоскости. Для формирования нанограней методом фотолитографии наносятся полоски никеля перпендикулярно направлению <1-100> методом фотолитографии, которые затем были удалены плазменным травлением. Глубина травления составила 20 нм, что позволяет нанести полоску графена шириной 40 нм, что достаточно для возникновения запрещенной зоны, позволяющей эксплуатировать ее в транзисторах при комнатной температуре. После удаления никелевых полосок карбид кремния был нагрет при 1200-13000С при давлении 10-4 Тч в течение 30 минут. После этого наногрань была окончательно сформирована. Затем температура была повышена до отметки 14500С на 10 минут для формирования полоски графена. Селективное нанесение полосок графена на наногрань (1-10n) было подтверждено рамановской спектроскопии и просвечивающей электронной спектроскопии. В довершение процесса методом нанесения атомных слоев (ALD) был нанесен слой оксида алюминия, металлические контакты и затвор. Для демонстрации потенциала практического применения исследователи создали массив из 10000 транзисторов на чипе площадью 0.24 см2.
Авторы статьи надеются, что в дальнейшем им удастся получить еще более узкие полоски графена, сделав графен еще более привлекательным для использования в современной электронике.
