Team rapporterer skalerbar fremstilling af selvjusterede grafentransistorer, kredsløb

(PhysOrg.com) -- Graphene, et et-atom-tykt lag af grafitisk kulstof, har potentialet til at gøre forbrugerelektronikken hurtigere og mindre. Men dens unikke egenskaber, og den skrumpende skala af elektronik, også gøre grafen svært at fremstille og producere i stor skala.

I september 2010 et UCLA-forskerhold rapporterede, at de havde overvundet nogle af disse vanskeligheder og var i stand til at fremstille grafentransistorer med uovertruffen hastighed. Disse transistorer brugte en nanotråd som den selvjusterede gate - elementet, der skifter transistoren mellem forskellige tilstande. Men skalerbarheden af ​​denne tilgang forblev et åbent spørgsmål.

Nu har forskerne ved hjælp af udstyr fra Nanoelectronics Research Facility og Center for High Frequency Electronics ved UCLA, rapporterer, at de har udviklet en skalerbar tilgang til fremstilling af disse højhastighedsgrafentransistorer.

Holdet brugte en dielektroforese-samlingstilgang til præcist at placere nanowire-gate-arrays på kemisk dampaflejring-vækst-grafen med stort område - i modsætning til mekanisk skrællede grafen-flager - for at muliggøre rationel fremstilling af højhastigheds-transistor-arrays. De var i stand til at gøre dette på et glasunderlag, minimerer parasitisk forsinkelse og muliggør grafentransistorer med ydre afskæringsfrekvenser på over 50 GHz. Typiske højhastighedsgrafentransistorer er fremstillet på silicium eller halvisolerende siliciumcarbidsubstrater, der har tendens til at udtømme elektrisk ladning, fører til ydre afskæringsfrekvenser på omkring 10 GHz eller mindre.

Tager et ekstra skridt, UCLA-holdet var i stand til at bruge disse grafentransistorer til at konstruere radiofrekvenskredsløb, der fungerede op til 10 GHz, en væsentlig forbedring fra tidligere rapporter på 20 MHz.

Forskningen åbner en rationel vej til skalerbar fremstilling af højhastigheds-, selvjusterede grafentransistorer og funktionelle kredsløb, og den demonstrerer for første gang en grafentransistor med en praktisk (ekstrinsisk) afskæringsfrekvens ud over 50 GHz.

Dette repræsenterer et betydeligt fremskridt i retning af grafen-baseret, radiofrekvenskredsløb, der kan bruges i en række forskellige enheder, inklusive radioer, computere og mobiltelefoner. Teknologien kan også bruges i trådløs kommunikation, billed- og radarteknologier.

Forskningen blev for nylig offentliggjort i det peer-reviewede tidsskrift Nano bogstaver .

UCLA-forskerholdet inkluderede Xiangfeng Duan, professor i kemi og biokemi; Yu Huang, assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved Henry Samueli School of Engineering and Applied Science; Lei Liao; Jingwei Bai; Rui Cheng; Hailong Zhou; Lixin Liu; og Yuan Liu. Duan og Huang er også forskere ved California NanoSystems Institute ved UCLA.