(PhysOrg.com) -- Grafeen, een één atoom dikke laag grafietkoolstof, heeft het potentieel om consumentenelektronica sneller en kleiner te maken. Maar zijn unieke eigenschappen, en de krimpende schaal van elektronica, maken grafeen ook moeilijk te fabriceren en op grote schaal te produceren.

In september 2010, een UCLA-onderzoeksteam meldde dat ze een aantal van deze problemen hadden overwonnen en in staat waren grafeentransistors te fabriceren met een ongeëvenaarde snelheid. Deze transistors gebruikten een nanodraad als de zelf-uitgelijnde poort - het element dat de transistor tussen verschillende toestanden schakelt. Maar de schaalbaarheid van deze aanpak bleef een open vraag.

Nu de onderzoekers, met behulp van apparatuur van de Nanoelectronics Research Facility en het Center for High Frequency Electronics aan de UCLA, melden dat ze een schaalbare benadering hebben ontwikkeld voor het fabriceren van deze snelle grafeentransistors.

Het team gebruikte een diëlektroforese-assemblagebenadering om nanodraad-gate-arrays nauwkeurig te plaatsen op grafeen met grote chemische dampafzetting - in tegenstelling tot mechanisch gepelde grafeenvlokken - om de rationele fabricage van high-speed transistorarrays mogelijk te maken. Ze konden dit doen op een glazen ondergrond, het minimaliseren van parasitaire vertraging en het mogelijk maken van grafeentransistoren met extrinsieke afsnijfrequenties hoger dan 50 GHz. Typische snelle grafeentransistors worden vervaardigd op silicium of semi-isolerende siliciumcarbidesubstraten die de neiging hebben om elektrische lading af te vloeien, wat leidt tot extrinsieke grensfrequenties van ongeveer 10 GHz of minder.

Een extra stap zetten, het UCLA-team was in staat om deze grafeentransistors te gebruiken om radiofrequentiecircuits te bouwen die tot 10 GHz werken, een substantiële verbetering ten opzichte van eerdere rapporten van 20 MHz.

Het onderzoek opent een rationele weg naar schaalbare fabricage van snelle, zelf-uitgelijnde grafeentransistors en functionele circuits en demonstreert voor het eerst een grafeentransistor met een praktische (extrinsieke) afsnijfrequentie boven 50 GHz.

Dit betekent een aanzienlijke vooruitgang in de richting van op grafeen gebaseerde, radiofrequentiecircuits die in verschillende apparaten kunnen worden gebruikt, inclusief radio's, computers en mobiele telefoons. De technologie kan ook worden gebruikt in draadloze communicatie, beeld- en radartechnologieën.

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Nano-letters .

Het UCLA-onderzoeksteam omvatte Xiangfeng Duan, hoogleraar scheikunde en biochemie; Yu Huang, assistent-professor materiaalkunde en techniek aan de Henry Samueli School of Engineering and Applied Science; Lei Liao; Jingwei Bai; Rui Cheng; Hailong Zhou; Lixin Liu; en Yuan Liu. Duan en Huang zijn ook onderzoekers van het California NanoSystems Institute aan de UCLA.