(PhysOrg.com) - Graphene, ett atomtjockt lager av grafitkol, har stor potential att göra elektroniska enheter som radioapparater, datorer och telefoner snabbare och mindre. Men dess unika egenskaper har också lett till svårigheter att integrera materialet i sådana enheter.

I ett papper publicerat 1 september i tidningen Natur , en grupp UCLA -forskare visar hur de har övervunnit några av dessa svårigheter att tillverka den snabbaste grafentransistorn hittills.

Med den högsta kända bärarrörligheten-den hastighet vid vilken elektronisk information överförs av ett material-är grafen en bra kandidat för höghastighetsradiofrekvenselektronik. Men traditionella tekniker för att tillverka materialet leder ofta till försämringar av enhetskvaliteten.

UCLA -teamet, ledd av professor i kemi och biokemi Xiangfeng Duan, har utvecklat en ny tillverkningsprocess för grafentransistorer med en nanotråd som den självjusterade grinden.

Självinställda grindar är ett nyckelelement i moderna transistorer, som är halvledaranordningar som används för att förstärka och växla elektroniska signaler. Portar används för att växla transistorn mellan olika tillstånd, och självjusterade grindar utvecklades för att hantera problem med feljustering på grund av den krympande skalan för elektronik.

För att utveckla den nya tillverkningstekniken, Duan samarbetade med två andra forskare från California NanoSystems Institute vid UCLA, Yu Huang, en biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid Henry Samueli School of Engineering and Applied Sciences, och Kang Wang, professor i elektroteknik vid Samueli -skolan.

"Denna nya strategi övervinner två begränsningar som tidigare stött på i grafen -transistorer, "Sa Duan." Först, det ger inga märkbara defekter i grafen under tillverkning, så bibehålls den höga bärarrörligheten. Andra, genom att använda ett självjusterat tillvägagångssätt med en nanotråd som grind, gruppen kunde övervinna inriktningssvårigheter som man tidigare stött på och tillverka enheter med mycket kort kanal med oöverträffad prestanda. "

Dessa framsteg gjorde det möjligt för laget att visa grafen -transistorer med högsta hastighet hittills, med en gränsfrekvens upp till 300 GHz-jämförbar med de allra bästa transistorerna från högelektronmobilitet, såsom galliumarsenid eller indiumfosfid.

"Vi är mycket glada över vårt tillvägagångssätt och resultaten, och vi gör för närvarande ytterligare ansträngningar för att skala upp tillvägagångssättet och ytterligare öka hastigheten. "sade Lei Liao, en postdoktor vid UCLA.

Höghastighetsradiofrekvenselektronik kan också hitta stora tillämpningar inom mikrovågskommunikation, bild- och radarteknik.