Grafen utmanar kisel efter 60 år

Under åren har vi sett en rad utmanare till kisel och många gånger har vi hört att: ”nu duger inte kisel längre”. Men, varje gång har det visat sig att kisel duger för en generation till. Galliumarsenid, safir eller vad det nu kan vara är i och för sig alldeles utmärkta material och ger komponenter med bättre prestanda. Men kisel är billigt och med en rad ”tjuvknep” går det för det mesta att göra komponenterna tillräckligt bra.

Den stora fördelen med kisel är förstås att infrastrukturen är så fantastiskt väl utbyggd. Fabrikerna spottar ut tolvtumswafers i strid ström och konstruktörer och konstruktionsverktyg har hunnit att anpassa sig till begränsningarna.

Nio miljarder
Det krävs alltså bra mycket mer än ”bara” ett bra material för att ersätta kisel. Och det krävs bra mycket mer än ”bara” en liten forskningsbudget på några hundra miljoner.

Och vem vet – kanske det räcker med den forskningsbudget på nio miljarder som ett antal europeiska högskolor nu får dela på för att göra grafen till det nya prestandamaterialet. I Sverige kan vi sträcka på oss lite extra eftersom Chalmers Tekniska Högskola fått ledarrollen i projektet.

Nu kommer förstås inte alla pengarna att gå till elektroniktillämpningar, men förhoppningsvis blir det tillräckligt mycket för att leda fram till kommersiell användning. Och tekniskt sett finns det en gigantisk potential. Elektronerna kan till exempel färdas tusen gånger snabbare i grafen än i kisel. Dessutom är grundmaterialet billigt. Ett lager kolatomer kostar inte mycket.

Sextio år
Så vi får väl se om kislets sextioåriga framgångssaga är på väg mot ett slut. För så länge har kiseltransistorn funnits och kommit att dominera. 1954 visade Morris Tanenbaum vid Bell Laboratories en av de första fungerande kiseltransistorerna och 1966 uppfann Carver Mead den första FET-transistorn (MESFET) och lade därmed grunden för de integrerade kretsar som vi vant oss vid idag.

Sextio år är en väldigt lång tid i de här sammanhangen. Man skall komma ihåg att elektronröret inte uppfanns förrän i början av 1900-talet (1904 för dioden och 1907 för trioden). Elektronröret hade alltså ”bara” 40 år av total dominans innan den första transistorn (germaniumbaserad) utmanade den 1947. Och innan dess – tja då var det urverk som gällde.

Gäller att hänga med
Om nu grafen blir nästa stora material får vi väl vara glada över att Sverige har skaffat sig en så framskjuten roll i forskningen. Och om det inte skulle lyckas hela vägen är det säkert väl investerade pengar ändå. Speciellt som en så stor del av dem kommer från EU-håll. Men det är nog en ganska hygglig chans att grafensatsningen skall hålla hela vägen. Det är dags för något nytt och hittills har vi knappast sett något med samma potential som grafen.

Comments are closed.