Voor het eerst zijn complete transistoren gemaakt door laagjes grafeen en andere 2D-materialen te stapelen. Ze zijn nog lang niet geschikt voor massaproductie maar in het lab doen ze het prima, melden twee Amerikaanse onderzoeksgroepen.

Zo’n transistor bestaat uit vier lagen, elk één of hooguit een paar atomen dik. Je begint met grafeen als elektrodemateriaal, opgedeeld in twee stukken die respectievelijk dienen als source en drain. Daar gaat een halfgeleider zoals wolfraamselenide of molybdeensulfide overheen. Daarna volgt een isolerend laagje, bijvoorbeeld boornitride, en helemaal bovenop ligt een tweede laagje grafeen als gate.

Het resultaat is zeer flexibel en zó dun dat het vrijwel perfect doorzichtig is. Ter ondersteuning moet er nog wel een dikkere laag onder van een ander materiaal, maar het ligt voor de hand om daar ook een soepele, transparante kunststoffolie voor te kiezen.

De verantwoordelijke groepen zitten bij het Argonne-lab in Illinois en de University of California in Berkeley, en ze beschreven hun transistoren eind april in respectievelijk Nano Letters en ACS Nano, waarschijnlijk zonder dat ze het van elkaar wisten.

Hun verhalen lijken sprekend op elkaar. Alleen gebruiken ze in Illinois wolfraamselenide (WSe₂) omdat dat zowel elektronen als positief geladen ‘gaten’ kan geleiden zodat je er zowel n- als p-transistoren van kunt maken. In Berkeley kozen ze voor molybdeensulfide (MoS₂) dat alleen elektronen geleidt maar wel hogere stroomsterktes verdraagt. Met de aantekening dat ze daar ook WSe₂ hebben uitgeprobeerd en dat het veel te vroeg is om een voorkeur uit te spreken voor een van de twee.

Beide groepen rapporteren dat de elektronen twee ordegroottes sneller door hun 2D-velletjes gaan dan door een klassieke siliciumtransistor.

Probleem is voorlopig wel dat die 2D-materialen lastig in grote hoeveelheden zijn te produceren. Met grafeen lukt het inmiddels een beetje, maar zowel voor WSe₂ als MoS₂ waren de onderzoekers aangewezen op de ouderwetse plakbandmethode.

bron: C&EN