(PhysOrg.com) -- I en nyss publicerad tidning i tidningen Vetenskap , IBM-forskare visade en radiofrekvent grafentransistor med den högsta gränsfrekvensen som hittills uppnåtts för någon grafenenhet - 100 miljarder cykler/sekund (100 GigaHertz).
Denna prestation är en viktig milstolpe för programmet Carbon Electronics for RF Applications (CERA) som finansieras av DARPA, i ett försök att utveckla nästa generations kommunikationsenheter.
Högfrekvensrekordet uppnåddes med hjälp av wafer-skala, epitaxiellt odlad grafen med användning av bearbetningsteknik som är kompatibel med den som används vid avancerad tillverkning av kiselanordningar.
"En viktig fördel med grafen ligger i de mycket höga hastigheterna med vilka elektroner fortplantar sig, som är avgörande för att uppnå hög hastighet, högpresterande nästa generations transistorer, " sa Dr. T.C. Chen, vice President, Vetenskap och teknologi, IBM Research. "Det genombrott vi tillkännager visar tydligt att grafen kan användas för att producera högpresterande enheter och integrerade kretsar."
Grafen är ett enda atomtjockt lager av kolatomer bundna i ett hexagonalt bikakeliknande arrangemang. Denna tvådimensionella form av kol har unika elektriska, optisk, mekaniska och termiska egenskaper och dess tekniska tillämpningar undersöks intensivt.
Enhetliga och högkvalitativa grafenwafers syntetiserades genom termisk nedbrytning av ett kiselkarbid (SiC) substrat. Grafentransistorn i sig använde en topp-gate-arkitektur av metall och en ny gate-isolatorstapel som involverade en polymer och en oxid med hög dielektricitetskonstant. Portlängden var blygsam, 240 nanometer, lämnar gott om utrymme för ytterligare optimering av dess prestanda genom att minska grindens längd.
Det är anmärkningsvärt att grafenenhetens frekvensprestanda redan överstiger gränsfrekvensen för toppmoderna kiseltransistorer med samma grindlängd (~ 40 GigaHertz). Liknande prestanda erhölls från enheter baserade på grafen från naturlig grafit, bevisar att hög prestanda kan erhållas från grafen av olika ursprung. Tidigare, teamet hade demonstrerat grafentransistorer med en gränsfrekvens på 26 GigaHertz med grafenflingor extraherade från naturlig grafit.
