Grafen (graphene, en atom debela plast ogljika iz grafita) ima velik potencial, ki lahko pripomore k temu, da elektronske naprave, kot so radijski sprejemniki, računalniki in telefoni postanejo še hitrejši in še manjši. Vendar pa njihove edinstvene lastnosti prav tako povzročajo težave pri vključevanju materiala v te naprave.
V dokumentu, ki je bil objavljen 1. septembra v reviji Nature, je skupina raziskovalcev iz UCLA predstavila, kako so nekatere od teh težav premagali in izdelali najhitrejši grafenski tranzistor doslej. Z najvišjo znano mobilnostjo nosilcev – hitrost, pri kateri elektronski podatek potuje v materialu- je grafen odličen kandidat za elektroniko na območju radijskih frekvenc, kjer potrebujemo visoke hitrosti, vendar tradicionalne tehnike izdelave materiala pogosto privedejo do poslabšanja kakovosti izdelka.
Ekipa UCLA, ki jo vodi profesor kemije in biokemije Xiangfeng Duan, je razvila nov postopek za izdelavo grafenskih tranzistorjev z uporabo nanožic kot samonastavljivih vrat. Samonastavljiva vrata so ključni element v sodobnih tranzistorjih, ki so polprevodniški elementi in se uporabljajo za ojačenje in vklop elektronskih signalov. Prek vrat preklapljamo tranzistor med različnimi stanji, samonastavljiva vrata pa so razvili za reševanje problemov neusklajenosti s katerimi se srečujejo zaradi krčenja obsega elektronike.
Za razvoj nove tehnike izdelave je Duan sestavil ekipo s še dvema drugima raziskovalcema iz California NanoSystems Institute na UCLA, Yu Huangom, ki je profesor asistent naravoslovja in tehnike na Henry Samueli School of Engineering and Applied Sciences in Kang Wangom, profesorjem za elektrotehniko na Samueli School.
“Ta nova strategija bo premostila dve omejitvi, ki sta se prej pojavljali pri grafenskih tranzistorjih,” je dejal Duan. “Prvič, ne povzroča napak v samem grafenu med izdelavo, tako da se ohrani visoka mobilnost nosilcev. Drugič, z uporabo samonastavljivega pristopa z nanowire vrati je skupina uspela premagati težave, ki so jih imeli pred tem in izdelala tranzistor z izredno kratkim kanalom in izjemnih lastnosti. “
Te prednosti so pripomogle, da je ekipa uspela predstaviti najhitrejši grafenski tranzistor do sedaj, ki deluje do frekvence 300 GHz, kar je primerljivo z najboljšimi tranzistorji iz materialov z najvišjo mobilnostjo elektronov doslej, galijevega arzenida ali indijevega fosfida. “Zelo smo navdušeni nad našim pristopom in rezultati, zato si v tem trenutku dodatno prizadevamo povečati hitrost in proces prenesti v serijsko proizvodnjo,” je dejal Lei Liao z univerze UCLA, ki se po doktoratu ukvarja tudi z raziskavami na tem področju.
Elektronika visoke hitrosti za radijske frekvence lahko najde široke možnosti uporabe tudi na področju zajemanja slik, pri mikrovalovnih komunikacijah in v radarski tehnologiji.
Svetovni rekord z izjemno hitrimi grafen tranzistorji, Univerza v Kaliforniji, Los Angeles
2010_SE180_15
