(PhysOrg.com) -- En ny transistor gjord av grafen - världens tunnaste material - har utvecklats av ett forskarlag vid University of Southampton.

Den nya transistorn uppnår en rekordhög växlingsprestanda som kommer att göra våra framtida elektroniska enheter - såsom handdatorer och datorer - ännu mer funktionella och högpresterande.

I en tidning publicerad i Elektronik bokstäver , Dr Zakaria Moktadir från forskargruppen Nano vid universitetet beskriver hur hans forskning om grafen, ett material tillverkat av ett enda atomlager av kol, arrangerad i en tvådimensionell bikakestruktur, ledde till utvecklingen av grafenfälteffekttransistorer (GFET) med en unik kanalstruktur i nanoskala.

Enligt Dr Moktadir, i samband med elektronik, grafen skulle potentiellt kunna ersätta eller åtminstone användas sida vid sida med silikonintegrationer.

"Silicon CMOS-nedskalning når sina gränser och vi måste hitta ett lämpligt alternativ, " han säger.

"Andra forskare hade tittat på grafen som en möjlighet, men fann att en av nackdelarna var att grafens inneboende fysikaliska egenskaper gör det svårt att stänga av strömflödet."

Dr Moktadir upptäckte att genom att introducera geometriska singulariteter (som skarpa böjar och hörn) i tvålagers grafen nanotrådar, strömmen kunde stängas av effektivt.

Enligt professor Hiroshi Mizuta, Chef för Nanogruppen, detta tekniska tillvägagångssätt har uppnått ett på/av-växlingsförhållande 1, 000 gånger högre än tidigare försök.

"Enorma ansträngningar har gjorts över hela världen för att elektrostatiskt klämma bort kanalen för GFET, men de befintliga tillvägagångssätten kräver att antingen kanalbredden är mycket smalare än 10 nanometer eller att en mycket hög spänning appliceras vertikalt över tvålagers grafenlager, " han säger.

"Detta har inte uppnått ett på/av-förhållande som är tillräckligt högt, och är inte lönsamt för praktiskt bruk."

Dr Moktadir utvecklade denna transistor med hjälp av det nya heliumjonstrålemikroskopet och ett fokuserat galliumjonstrålesystem i Southampton Nanofabrication Centre, som har några av de bästa nanotillverkningsanläggningarna i världen.

"Detta är ett genombrott i den pågående strävan efter att utveckla avancerade transistorer när vi går längre än vår nuvarande CMOS-teknik, " säger professor Harvey Rutt, Chef för elektronik och datavetenskap.

"Det kommer att få stora konsekvenser för nästa generations datorer, kommunikation och elektroniska system. Att introducera geometriska singulariteter i grafenkanalen är ett nytt koncept som uppnår överlägsen prestanda samtidigt som GFET-strukturen är enkel och därför kommersiellt exploaterad."

Efter att ha skapat transistorn, Dr Moktadir gör nu ytterligare forskning för att förstå mekanismen som gör att strömmen slutar flöda i kanalen, testa dess tillförlitlighet och prestanda under olika buller- och temperaturförhållanden.