शोधकर्ताओं ने दुनिया का पहला कार्यात्मक ग्राफीन सेमीकंडक्टर विकसित किया है

इसका मतलब है कि 10 साल के शोध के बाद, शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने अंततः ग्राफीन पर आधारित दुनिया का पहला कार्यात्मक अर्धचालक बनाया है। यह क्वांटम और पारंपरिक कंप्यूटिंग दोनों में मददगार साबित होगा और मूर के नियम को जीवित रखेगा।

जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में भौतिकी विभाग के प्रोफेसर वॉल्ट डी हीर के अनुसार, इलेक्ट्रॉन पारंपरिक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर की तुलना में 10 गुना तेजी से चलते हैं। इस घातीय सुधार का मतलब है कि ग्राफीन का उपयोग करने वाले चिप्स के लिए टेराहर्ट्ज़ रेंज में चक्र तक पहुंचना संभव है।

ग्राफीन के उत्पादन की प्रक्रिया आधी सदी पुरानी है। सबसे पहले, दो सिलिकॉन कार्बाइड चिप्स को ग्रेफाइट क्रूसिबल में रखा जाता है और फिर तांबे की ट्यूब से लपेटे हुए आर्गन क्वार्ट्ज ट्यूब में रखा जाता है। तांबे के तार के माध्यम से एक उच्च आवृत्ति धारा प्रवाहित की जाती है और ग्रेफाइट क्रूसिबल को लगभग एक घंटे तक प्रेरण के माध्यम से 1000 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है।

सिलिकॉन कार्बाइड चिप की सतह पर सिलिकॉन के वाष्पित होने के बाद, इसे कार्बन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे एक द्वि-आयामी (एकल-परमाणु) ग्राफीन परत बनती है। उत्पादित वेफर्स चार्ज-न्यूट्रल होते हैं, इसलिए ट्यूब से निकाले जाने पर वे तुरंत ऑक्सीजन से डोप हो जाते हैं। फिर उन्होंने ऑक्सीजन डोपिंग जारी करने के लिए ग्राफीन को वैक्यूम में 200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट पर एपिग्राफीन का उत्पादन किया। डीहीर के अनुसार, इस प्रक्रिया की लागत अपेक्षाकृत कम है।

प्रोफेसर ने आईईईईस्पेक्ट्रम को बताया, "हम जिस (सिलिकॉन कार्बाइड) चिप का उपयोग करते हैं उसकी कीमत लगभग 10 डॉलर, क्रूसिबल की कीमत लगभग 1 डॉलर और क्वार्ट्ज ट्यूब की कीमत लगभग 10 डॉलर है।"

2008 से, वैज्ञानिकों ने सिलिकॉन कार्बाइड को वैक्यूम में गर्म करके सेमीकंडक्टर ग्राफीन का उत्पादन किया है। हालाँकि, इसमें मापने योग्य बैंडगैप का अभाव है, इसलिए ट्रांजिस्टर चालू और बंद नहीं हो सकता है। डेहीर और उनकी टीम की संशोधित पद्धति इस समस्या को समाप्त कर देती है।

बैंड गैप बनाने के पिछले तरीकों में ग्राफीन नैनोरिबन्स या नैनोट्यूब के साथ सब्सट्रेट्स को संशोधित करना शामिल है। इनमें से कोई भी तरीका सफल नहीं हुआ है क्योंकि उन्हें सब्सट्रेट पर ग्राफीन नैनोरिबन जमा करने में उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है।

डीहीर ने कहा, "ग्राफीन नैनोरिबन्स के साथ कुछ सफलताएं मिली हैं, लेकिन सिद्धांत रूप में यह तकनीक अर्धचालक कार्बन नैनोट्यूब तकनीक के समान है, जो 30 वर्षों के नैनोट्यूब अनुसंधान के बाद भी सफल नहीं हुई है।"

शोधकर्ताओं को ग्राफीन को विकृत (झुर्रीदार) करके बैंड गैप बनाने में कुछ सफलता मिली है। हालाँकि, यह विधि केवल 0.2 इलेक्ट्रॉन वोल्ट का बैंड गैप उत्पन्न करती है, जिसे डीहीर का मानना ​​है कि यह व्यावहारिक होने के लिए बहुत छोटा है। इसकी तुलना में, सिलिकॉन में 1.12 इलेक्ट्रॉन वोल्ट का बैंड गैप होता है। जॉर्जिया टेक की विधि 0.6 इलेक्ट्रॉन वोल्ट का बैंड गैप उत्पन्न करती है, जो कम तापमान पर लॉजिक स्विचिंग को सक्षम करने के लिए पर्याप्त है।