Новий тип графенового транзистора можна розглядати в якості кандидата на заміну CMOS-технології
Абсолютно новий тип транзистора, структура якого заснована на використанні графена, дозволяє електронам переміщатися одночасно двома способами, проходячи через потенційний бар'єр і "перестрибуючи" через нього за рахунок ефекту тунелювання. Така двоїста природа нового транзистора дозволяє йому працювати на високих тактових частотах, роблячи його самим високопродуктивним графеновым транзистором серед усіх подібних транзисторів, створених коли-небудь людьми. Крім цього такі транзистори без особливих труднощів можна наносити на гнучкі та прозорі підстави, що дозволить з його допомогою створювати гнучкі електронні пристрої нового покоління, які можуть працювати на більш високих швидкостях, ніж сучасні кремнієві пристрої, виготовлені з CMOS-технології.
Дослідники з Манчестерського університету у Великобританії, які розробили структуру нового транзистора, виготовили і провели випробування дослідних зразків, опублікували результати своїх досліджень у журналі "Nature Nanotechnology". Згідно опублікованій вченими інформації, структура переважної більшості всіх створених раніше графенових транзисторів являє собою багатошаровий "бутерброд", в якому зовнішні графенові плівки чергуються з внутрішніми надтонким шарами з різних матеріалів. В даному випадку в якості матеріалу середнього шару дослідники використовували двовимірний лист дисульфіду вольфраму (WS2), який став бар'єром, товщиною в один атом, що розділяє два шару графену.
Одне з основних переваг використання дисульфіду вольфраму полягає в тому, що цей матеріал, на відміну від інших матеріалів, дозволяє електронам проходити через бар'єр як класичним способом, так і за рахунок ефекту тунелювання, тобто просто перескакувати через бар'єр. При цьому, для перетину електроном бар'єру за допомогою ефекту тунелювання потрібно затратити набагато меншу кількість енергії, ніж при подоланні його звичайним способом.
За рахунок присутності двох різних способів подолання електронами бар'єру нового транзистора управління станом транзистора проводиться методом, кардинально відрізняється від методу управління звичайними транзисторами. Для того, щоб звичайний транзистор відкрився, потрібно подати позитивний електричний потенціал на керуючий електрод, затвор. З цієї точки зору управління новим графеновым транзистором здійснюється точно також, присутність позитивного потенціалу знижує висоту тунельного бар'єру. Що б звичайний транзистор перейшов в закритий стан, потрібно зняти потенціал з керуючого електрода. Новим графеновому транзистору для його перекладу надійно закритий стан потрібно подати на затвор негативний електричний потенціал, який збільшує висоту бар'єру тунелювання настільки, що лише деякі електрони залишаються здатні його подолати.
Для того, щоб домогтися високої частоти переключення транзистора, дослідники використовували в своїх інтересах залежність тунельного струму від прикладеної напруги і напруги на керуючому електроді. При низькому напрузі і при низькій температурі транзистора тунельний струм пропорційний напрузі, але при більш високій температурі термоелектронної струм зростає по експоненті від прикладеної напруги. Це забезпечує новому транзистору можливість переходити у певних точках його вольт-амперної характеристики з одного виду перенесення електричного заряду на інший і назад. А це, в свою чергу, дозволяє значно збільшити швидкість перемикання транзистора.
Проведені випробування дослідних зразків нових транзисторів показали, що співвідношення струму у виключеному і у включеному стані становить 1 до 106 при кімнатній температурі, що робить його конкурентоспроможним не тільки з іншими графеновыми транзисторами, але і кремнієвими транзисторами, виготовленими за CMOS-технології. А оскільки новий транзистор має товщину всього в декілька атомних шарів, він може без втрати функціональності витримувати сильний вигин і деформацію, що робить його незамінною річчю в справі створення гнучких і прозорих електронних пристроїв майбутнього.