به گزارش گروه علمي باشگاه خبرنگاران ، نااکی یوکویاما و همکارانش در موسسه ملی علوم صنعتی پیشرفته و فناوری (AIST)، با همکاری مرکز نوآوری نانوابزارهای پیشرفته، موفق به ساخت ترانزیستور گرافنی با اصول عملکردی جدید شده‌اند. در این ترانزیستور پیشرفته، دو الکترود و دو گیت بالا بر روی گرافن قرار داده شدند و گرافنِ بین گیت‌های بالایی به منظور ایجاد نقص‌های بلوری با پرتو یون هلیوم مورد تابش قرار گرفت. 

بایاس‌های گیت بطور مستقل به دو گیت بالایی اعمال می‌شوند و بدین وسیله حامل‌های چگالی در نواحی گرافنی گیت بالا بطور موثری کنترل می‌شوند. نسبت جریان الکتریکی روشن به خاموش با حداکثر چهار برابر مقدار، در 200 درجه کلوین ثابت نگه داشته شد. همچنین قطبیت ترانزیستور می‌تواند بصورت الکتریکی کنترل و یا معکوس شود، چیزی که تاکنون برای ترانزیستورها ممکن نبود. این فناوری را می‌توان در تولید مدارهای مجتمع پایه سیلیکونی رایج نیز استفاده کرد و انتظار می‌رود در آینده با استفاده از آن بتوان وسایل الکترونیکی با مصرف انرژی فوق‌العاده کم با کاهش ولتاژ عملکردی ساخت.

در این ترانزیستور، به منظور ایجاد یک گپ انتقالی در گرافن موجود در کانال بین دو گیت بالا با تاباندن یون هلیوم توسط یک میکروسکوپ یون هلیوم، برای ایجاد نقص‌های بلوری استفاده شد. باند انرژی گرافن دو سمت کانال می‌تواند با کنترل الکترواستاتیک (اعمال بایاس به گیت‌های بالا) تنظیم شود. بسته به قطبیت بایاس‌های اعمال شده به گیت‌های بالایی، قطبیت حامل‌های موجود در گرافن می‌تواند بین نوع  n و نوعp  تغییر کند. زمانی که قطبیت دو سمت کانال متفاوت باشد، ترانزیستور در حالت خاموش و زمانی که قطبیت دو سمت یکسان باشد، ترانزیستور در حالت روشن  قرار دارد.

در این ترانزیستور پیشرفته، طول کانال که معمولا باعث بدتر شدن تحرک می‌شود، می‌تواند کوتاه‌تر از ترانزیستورهای رایج باشد. علاوه بر این، از آنجایی که در این ترانزیستورها با گپ انتقالی کوچک می‌توان به صورت کارآمد به حالت خاموش رسید، بنابراین گپ انتقالی می‌تواند کوچک‌تر از دستگاه‌های رایج ساخته شود. با توجه به خواص ذکر شده، عملکرد نسبت روشن به خاموش این ترانزیستورها می‌تواند سریع‌تر از ترانزیستورهای رایج عمل کند و در نتیجه اعتقاد بر این است که یک مدار مجتمع مقیاس بزرگ با مصرف انرژی کمتر با کاهش ولتاژ عملکردی می‌تواند ساخته شود. 

همچنین این ترانزیستورها می توانند با فناوری رایج ساخت مدارات مجتمع سیلیکونی (مانند فرآیندهای لیتوگرافی، رسوب‌دهی و دوپ کردن) و حتی به راحتی در ابعاد ویفر ساخته شوند.

این دانشمندان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در همایش International Electron Devices Meeting (IEDM 2012)  ارائه کرده‌اند.