Un FET de grafeno es un transistor de grafeno que utiliza un campo eléctrico generado por una puerta para controlar la conductancia de un canal. En la actualidad, no existe un método industrial para la obtención de grafeno, pero se supone que su buena conductividad ayudará a crear transistores con alta movilidad de portadores y, en este indicador, superar la movilidad de los FET basados en silicio [1] .
Los transistores de efecto de campo creados no son perfectos y tienen altas corrientes de fuga (debido al hecho de que el grafeno es un semimetal ), aunque la modulación de la conductividad puede ser significativa [2] .
Dado que el grafeno es un semimetal, es imposible deshacerse de los portadores mediante la aplicación de un voltaje de puerta y, por lo tanto, siempre habrá una corriente de fuga alta en las estructuras de grafeno. Para paliar este efecto indeseable, se propone utilizar tiras estrechas de grafeno, que por su tamaño se denominan nanocintas, donde, debido al efecto del tamaño cuántico , es posible la formación de una banda prohibida , cuyo ancho es inversamente proporcional . al tamaño transversal de la cinta [3] [4] .
Sin embargo, no todas las nanocintas tienen una banda prohibida, ya que esto depende en gran medida de la ubicación de los átomos del límite y, en general, todas las nanocintas con átomos dispuestos en el borde en zigzag ( inglés zig-zag ) no tienen una banda prohibida. Solo si los átomos están dispuestos en forma de sillón ( inglés armchair ), y su número es diferente de (3N-1), donde N es un número entero, se forma una banda prohibida [5] . Cuando se producen defectos en la interfaz, las nanocintas pasan del estado metálico al estado semiconductor. Dado que no es posible lograr una precisión atómica con la litografía , aún no ha sido posible obtener una nanocinta metálica. Sin embargo, existen varios trabajos dedicados al estudio de la dependencia de la banda prohibida con el ancho de la nanocinta [3] , donde se demuestra que con un ancho de cinta de 20 nm, la banda prohibida es de 28 meV.
El estudio teórico de la estructura electrónica de las nanocintas es objeto de numerosos trabajos, tanto basados en el modelo de electrones fuertemente ligados [5] y utilizando la solución de la ecuación de Dirac [6] , como en métodos numéricos [7] [8 ] [9] .
El primer dispositivo con obturador se demostró en [10] , donde los autores utilizaron litografía electrónica estándar . La puerta de metal descansaba sobre una fina capa dieléctrica (SiO 2 ). La calidad del dispositivo se deterioró notablemente debido a la dispersión adicional de los portadores en el grafeno, pero los autores observaron una modulación más débil de la conductividad cuando se aplicó voltaje a la puerta que en el caso de una puerta inversa . A pesar de la dependencia mucho más plana de la resistencia en el voltaje de puerta aplicado, este trabajo mostró que las técnicas convencionales de litografía electrónica también se pueden aplicar al grafeno.
Por el momento, existen varios enfoques para la creación de transistores de efecto de campo basados en grafeno. Entre ellos podemos destacar un transistor implementado experimentalmente basado en el bloqueo de Coulomb y el uso de un nuevo efecto predicho en [2] .
Con base en el grafeno, es posible construir un punto cuántico , en el que, en tamaños suficientemente pequeños, se puede observar el bloqueo de Coulomb [2] .
En [11] se demostró que la unión p-n puede servir como un medio efectivo para enfocar electrones balísticos.
Una película de grafeno de dos capas tiene una ley de dispersión parabólica, en lugar de lineal, con una brecha de energía cero [12] .
El grafeno colocado sobre un sustrato BN tiene un espectro de portadores con una masa finita [13] .
Todos los ejemplos anteriores de transistores se obtuvieron pelando capas de grafito con cinta adhesiva, un proceso que no es confiable ni compatible con la producción industrial, aunque las muestras obtenidas por este método tienen, con mucho, las mejores características. También existe otra forma de obtener películas de grafeno sobre un sustrato de carburo de silicio (SiC) mediante su descomposición térmica. [14] Este método está mucho más cerca de la producción a gran escala.