(PhysOrg.com) -- Jarenlang, wetenschappers en onderzoekers hebben onderzoek gedaan naar de eigenschappen van koolstofnanobuisjes en grafeen voor gebruik in nano-elektronica. "Er is geen echte massale toepassing van apparaten op basis van grafeen en koolstofnanobuizen, "Zhenxing Wang vertelt" PhysOrg.com . "Dit is echt een kans voor hen om te laten zien wat ze kunnen."

Wang maakt deel uit van een groep van het Key Laboratory for the Physics and Chemistry of Nanodevices aan de Peking University in Peking. Samen met Zhiyong Zhang, Huilong Xu, Li Ding, Sheng Wang, en Lian-Mao Peng, Wang testte een op grafeen gebaseerde frequentieverdubbelaar op basis van grafeen-veldeffecttransistor om de prestaties te meten. Ze konden aantonen dat een op grafeen gebaseerde frequentieverdubbelaar meer dan 90% conversie-efficiëntie kan bieden, terwijl de overeenkomstige waarde niet groter is dan 30% voor conventionele frequentieverdubbelaar. Hun werk is gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven :"Een krachtige top-gate grafeen veldeffecttransistor gebaseerde frequentieverdubbelaar."

"Ons werk was gericht op het verhogen van de versterking en frequentierespons van de frequentieverdubbelaar door gebruik te maken van de geometrie van de bovenste poort op het apparaat, ’, legt Wang uit. “Alleen met een bovenklep kunnen mensen hoogwaardige apparaten en integrale schakelingen maken. Dit werk maakt de weg vrij voor massale toepassing van grafeentransistors in de nabije toekomst.”

Grafeen is vanwege zijn hoge prestaties wenselijk als transistormateriaal. Wang wijst erop dat IBM onlangs heeft aangetoond dat grafeentransistor tot 100 GHz kan werken, en de groep van Peking University gelooft dat het materiaal zelfs nog steeds goed kan werken in het THz-regime. “Dit is heel spannend, "Wan zegt, “want een frequentieverdubbelaar met hoge frequentie en hoog rendement kan erg duur zijn. Ons apparaat is goedkoper - alleen bestaande uit één transistor - maar met een veel hoger rendement.”

In Beijing, de groep fabriceerde het apparaat met standaard lithografie, het grafeen op een siliciumwafel aanbrengen, kleiner dan 1 mm x 1 mm. Om de prestaties te testen, Wang en zijn collega's gebruikten een digitale oscilloscoop. Ze gebruikten ook een recente testmethode, ontwikkeld aan de Universiteit van Peking, om de prestaties van de grafeenverdubbelaar te meten. “We hebben een nieuwe testmethode ontwikkeld met een spectrumanalysator, die directe frequentie-informatie kan verkrijgen en een veel kleiner signaal kan detecteren dat niet door een oscilloscoop kan worden verkregen.

Vooruit gaan, dit werk zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van grafeentransistors voor nano-elektronica. "In principe, dit soort apparaten kan op wafelschaal worden gerealiseerd, gebaseerd op de huidige lithografietechnologie en grafeengroei op waferschaal. Massaproductie kan worden gerealiseerd zodra de grafeengroeitechnologie volwassen wordt, ’, legt Wang uit. “We kijken uit naar de massaproductie van een op grafeen gebaseerde frequentieverdubbelaar met een frequentierespons tot 100 GHz, winst groter dan 1/10, en met lage kosten en een laag stroomverbruik.”

deze toekomst, Hoewel, kan nog vijf tot tien jaar duren, en Wang maakt zich nog niet al te veel zorgen over het einde van de massaproductie. "Ik concentreer me nu op het verbeteren van de prestaties van het apparaat in demonstratie om zijn potentieel te laten zien. Mogelijke optimalisatie is mogelijk door onder meer het substraat te vervangen door isolatiemateriaal om de parasitaire capaciteit te verminderen.” Op een gegeven moment, Hoewel, grafeentransistors kunnen helpen bij de ontwikkeling van elektronica op nanoschaal, en het werk van de wetenschappers van de Universiteit van Peking biedt een stap in die richting.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.