Близок рубеж, за которым кремниевая технология не сможет обеспечить прогресс в быстродействии обработки и плотности хранения информации. Действительно, размер атома имеет порядок десятых долей нм, а принципы работы кремниевых транзисторов рассчитаны на структуры, как минимум, в несколько атомных слоев. Поэтому сегодняшние проектные нормы в 22 нм близки к этому рубежу. Возможными альтернативами кремниевым структурам являются углеродные нанотрубки и графеновые пленки.
Графен — это пленка углерода толщиной в один атом, имеющая строго упорядоченную гексагональную кристаллическую структуру (рис. 1). Графен можно считать развернутой в плоскость одностенной нанотрубкой, или двумерным фуллереном, или же отдельно взятым атомарным слоем из множества таких слоев, составляющих кристалл графита.
Графен обладает уникальными электрическими, оптическими, механическими и тепловыми свойствами, отличается высокой тепло- и электропроводностью. Подвижность электронов в графене в 10—20 раз выше, чем в арсениде галлия, что позволяет рассчитывать на получение приборов, работающих на частотах вплоть до 100 ГГц и выше. Графен, в отличие от нанотрубок, приспособлен для применения в обычной планарной технологии.
Различные элементы и межсоединения БИС могут быть получены в одном графеновом слое. В графеновом транзисторе используется металлический затвор и изолирующий слой, состоящий из полимера и оксида с высокой диэлектрической проницаемостью.
Рис. 1.