Fujitsu fabriceert wafer vol grafeentransistoren

Fujitsu Laboratories heeft een lagetemperatuursproces ontwikkeld om grote oppervlakken te bedekken met grafeentransistoren. De R&D-dochter van de Japanse elektronicamaker hoefde niet hoger te gaan dan 650 graden Celsius, een stuk minder dan de 800 tot 1000 graden Celsius die tot nu toe vereist was om het moleculaire kippengaas te synthetiseren met precursoren uit de gasfase. De lagere procestemperatuur zet de deur open om energiezuinige koolstoftransistoren te fabriceren op een keur van substraten.

Er zijn drie gangbare methodes om grafeen te maken. Laagjes grafiet kunnen met plakband net zo lang uit elkaar worden getrokken tot grafeen overblijft. Voor massaproductie is deze methode uiteraard niet geschikt. Ook ontleding van siliciumcarbide is dat niet, omdat het decompositieoppervlak minimaal 1200 graden moet zijn – en daar kunnen de meeste voor transistoren geschikte substraten niet tegen. Chemische dampdepositie (CVD) op een katalytische film werkt bij lagere temperaturen, maar tot nu toe waren die nog niet laag genoeg voor aantrekkelijke substraten als glas, dat goedkoop en doorzichtig is. Bovendien stoort de metallische katalysator de werking van transistoren, waardoor de grafeenlaag overgebracht moet worden op een ander substraat. Voor grote oppervlakken is dat bijzonder moeilijk.

De Fujitsu-onderzoekers pasten de CVD-methode op twee punten aan: ze ontwikkelden een katalysator die zijn werk doet bij 650 in plaats van 800+ graden Celsius en ze omzeilden de noodzaak grafeen over te brengen naar een ander substraat. Dat deden ze door achteraf de katalysator weg te etsen onder het grafeen vandaan.