(PhysOrg.com) -- I flera år, forskare och forskare har undersökt egenskaperna hos kolnanorör och grafen för användning i nanoelektronik. "Det finns ingen riktig massapplicering av enheter baserade på grafen och kolnanorör, " berättar Zhenxing Wang PhysOrg.com . "Detta är verkligen en möjlighet för dem att visa sina förmågor."

Wang ingår i en grupp vid Key Laboratory for the Physics and Chemistry of Nanodevices vid Peking University i Peking. Tillsammans med Zhiyong Zhang, Huilong Xu, Li Ding, Sheng Wang, och Lian-Mao Peng, Wang testade en top-gate grafen fälteffekt transistorbaserad frekvensdubblare för att mäta dess prestanda. De kunde visa att en grafenbaserad frekvensdubblare kan ge mer än 90 % konverteringseffektivitet, medan motsvarande värde inte är större än 30 % för konventionell frekvensdubblare. Deras arbete publiceras i Bokstäver i tillämpad fysik :"En högpresterande top-gate grafen fälteffekt transistorbaserad frekvensdubblare."

"Vårt arbete fokuserade på att höja förstärkningen och frekvenssvaret för frekvensdubblaren genom att använda top-gate geometri på enheten, ” förklarar Wang. "Endast med en toppport kan människor tillverka högpresterande enheter och integrerade kretsar. Detta arbete banar väg för masstillämpning av grafentransistorer inom en snar framtid."

Grafen är önskvärt som transistormaterial på grund av dess höga prestanda. Wang påpekar att IBM nyligen visade att grafentransistorer kan arbeta upp till 100 GHz, och gruppen vid Peking University tror att materialet till och med fortfarande kan fungera bra i THz-regimen. "Det här är väldigt spännande, " Wang säger, ”eftersom en frekvensdubblare med hög frekvens och hög effektivitet kan bli väldigt dyr. Vår enhet är billigare - består bara av en transistor - men med mycket högre effektivitet."

I Peking, gruppen tillverkade enheten med standardlitografi, lägga grafen i lager på en kiselwafer, mindre än 1 mm x 1 mm. För att testa prestandan, Wang och hans kollegor använde ett digitalt oscilloskop. De använde också en ny testmetod, utvecklad vid Peking University, för att mäta grafenfördubblarens prestanda. "Vi utvecklade en ny testmetod med en spektrumanalysator, som kan erhålla direkt frekvensinformation och känna av en mycket mindre signal som inte kan erhållas med oscilloskop."

Går vidare, detta arbete kan leda till utvecklingen av grafentransistorer för nanoelektronik. "I princip, denna typ av anordning kan realiseras i en wafer-skala, baserad på nuvarande litografiteknik och grafentillväxt i wafer-skala. Massproduktion kan realiseras när grafentillväxtteknologin blir mogen, ” förklarar Wang. "Vi ser fram emot massproduktionen av en grafenbaserad frekvensdubblare med frekvenssvar upp till 100 GHz, vinst större än 1/10, och med låg kostnad och låg strömförbrukning.”

Denna framtid, fastän, kan fortfarande vara fem till tio år bort, och Wang är inte alltför bekymrad över massproduktionens slut än. "Jag fokuserar nu på att förbättra enhetens prestanda i demonstration för att visa dess potential. Möjlig optimering kan göras genom sådana metoder som att ersätta substratet med isoleringsmaterial för att minska den parasitära kapacitansen." Vid något tillfälle, fastän, grafentransistorer kan hjälpa till att främja utvecklingen av elektronik i nanoskala, och det arbete som gjorts av forskarna vid Pekings universitet ger ett steg i den riktningen.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.