Grafentransistor kunne fremme nanoenheder

(PhysOrg.com) -- I årevis, videnskabsmænd og forskere har undersøgt egenskaberne af kulstofnanorør og grafen til brug i nanoelektronik. "Der er ingen reel masseanvendelse af enheder baseret på grafen og kulstof nanorør, " fortæller Zhenxing Wang PhysOrg.com . "Dette er virkelig en mulighed for dem til at vise deres evner."

Wang er en del af en gruppe på Key Laboratory for the Physics and Chemistry of Nanodevices ved Peking University i Beijing. Sammen med Zhiyong Zhang, Huilong Xu, Li Ding, Sheng Wang, og Lian-Mao Peng, Wang testede en top-gate grafen felteffekt transistor baseret frekvensdobler for at måle dens ydeevne. De var i stand til at vise, at en grafenbaseret frekvensdobler kan give mere end 90% konverteringseffektivitet, mens den tilsvarende værdi ikke er større end 30 % for konventionel frekvensdobler. Deres arbejde er udgivet i Anvendt fysik bogstaver :"En højtydende top-gate grafen felteffekt transistor baseret frekvensdobler."

"Vores arbejde fokuserede på at øge forstærkningen og frekvensresponsen af ​​frekvensdobleren ved at bruge top-gate geometri på enheden, ” forklarer Wang. "Kun med en top-gate kan folk fremstille højtydende enheder og integrerede kredsløb. Dette arbejde baner vejen for masseanvendelse af grafentransistorer i den nærmeste fremtid."

Grafen er ønskeligt som transistormateriale på grund af dets høje ydeevne. Wang påpeger, at IBM for nylig viste, at grafentransistorer kan fungere op til 100 GHz, og gruppen ved Peking Universitet mener, at materialet endda kan fungere godt i THz-regimet. "Det er meget spændende, "Wang siger, ”fordi en frekvensdobler med høj frekvens og høj effektivitet kan være meget dyr. Vores enhed er billigere - kun bestået af en transistor - men med meget højere effektivitet."

I Beijing, gruppen fremstillede enheden med standard litografi, lagdeling af grafen på en siliciumwafer, mindre end 1 mm x 1 mm. For at teste ydeevnen, Wang og hans kolleger brugte et digitalt oscilloskop. De brugte også en nyere testmetode, udviklet ved Peking University, at måle ydeevnen af ​​grafen-dobleren. "Vi udviklede en ny testmetode med en spektrumanalysator, som kan opnå direkte frekvensinformation og registrere et meget mindre signal, som ikke kan opnås med oscilloskop."

Bevæger sig fremad, dette arbejde kunne føre til udviklingen af ​​grafentransistorer til nanoelektronik. "I princippet, denne form for enhed kan realiseres på en wafer-skala, baseret på nuværende litografiteknologi og wafer-skala grafen vækst. Masseproduktion kan realiseres, når grafenvækstteknologien bliver moden, ” forklarer Wang. "Vi ser frem til masseproduktionen af ​​en grafenbaseret frekvensdobler med frekvensrespons op til 100 GHz, gevinst større end 1/10, og med lave omkostninger og lavt strømforbrug."

Denne fremtid, selvom, kan stadig være fem til 10 år væk, og Wang er ikke overdrevent bekymret over masseproduktionens afslutning endnu. "Jeg fokuserer nu på at forbedre ydeevnen af ​​enheden i demonstration for at vise dens potentiale. Mulig optimering kan foretages gennem sådanne midler som at erstatte substratet med isolerende materialer for at reducere den parasitære kapacitans." På et tidspunkt, selvom, grafentransistorer kunne hjælpe med at fremme udviklingen af ​​nanoskalaelektronik, og arbejdet udført af forskerne ved Peking Universitet giver et skridt i den retning.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.