(Phys.org) — Een onderzoeksteam met leden uit de VS en Italië is erin geslaagd een geïntegreerd digitaal grafeencircuit te bouwen dat kan functioneren op gigahertz-frequenties. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano , het team beschrijft hoe ze hun circuit hebben gebouwd, zijn prestaties, en zijn beperkingen.

Onderzoekers over de hele wereld blijven naar grafeen kijken als een middel om de groottebeperkingen van silicium te overwinnen, waardoor circuits kleiner dan 10nm worden gemaakt. Grafeen is een ideale kandidaat omdat elektronen door de enkele laag koolstofatomen kunnen gaan alsof ze geen massa hebben. Helaas, grafeen is geen halfgeleider, dus andere materialen moeten in een apparaat worden opgenomen om grafeen in een circuit te kunnen gebruiken. Daten, pogingen om dit te doen hebben beperkt succes gehad:huidige lekken op de kruispunten leiden tot slechte prestaties.

In deze nieuwe poging de onderzoekers bouwden een ringoscillator - een circuit dat wordt gebruikt om de prestatielimieten van digitale elektronische apparaten te evalueren - op basis van grafeen met behulp van een nieuwe techniek (eerdere pogingen van andere teams om zo'n apparaat te bouwen vertoonden beperkte prestaties). Om een ​​sterkere verbinding tussen het grafeen en andere componenten te creëren, het team liet het grafeen er rechtstreeks op groeien. Toen alle stukjes op hun plaats zaten, het team testte het apparaat door elektriciteit toe te passen, het langzaam verlagen van de spanning. Terwijl ze dat deden, de oscillatiefrequentie nam toe - van 350 MHz naar 1,2 GHz. Een dergelijke frequentie is routine voor apparaten op basis van silicium, maar markeert een nieuw hoogtepunt voor apparaten op basis van grafeen.

Bij het runnen van hun circuit, de onderzoekers merkten een kenmerk van hun apparaat op dat eigenlijk beter was dan die op basis van silicium - de prestaties waren niet verslechterd als gevolg van schommelingen in de spanning. Ze erkennen ook dat, net als andere apparaten op basis van grafeen, er was nog steeds te veel stroomlekkage en de snelheid ervan werd beperkt door weerstand bij het grafeen en de substraatgrens. Dit betekent dat hun op grafeen gebaseerde ringoscillator nog niet klaar is voor de echte wereld. Nog altijd, ze geloven dat hun werk heeft aangetoond dat op grafeen gebaseerde hoogfrequente circuits kunnen worden gemaakt en dat verder werk de weerstand kan verminderen en kan leiden tot op grafeen gebaseerde circuits met hogere frequentie.

© 2013 Phys.org