(PhysOrg.com) -- Graphene, ett enatoms tjockt lager av grafitkol, har potential att göra konsumentelektronikapparater snabbare och mindre. Men dess unika egenskaper, och elektronikens krympande skala, gör också grafen svår att tillverka och att producera i stor skala.

I september 2010 ett forskarlag från UCLA rapporterade att de hade övervunnit några av dessa svårigheter och kunde tillverka grafentransistorer med oöverträffad hastighet. Dessa transistorer använde en nanotråd som den självjusterade grinden - elementet som växlar transistorn mellan olika tillstånd. Men skalbarheten av detta tillvägagångssätt förblev en öppen fråga.

Nu har forskarna, med hjälp av utrustning från Nanoelectronics Research Facility och Center for High Frequency Electronics vid UCLA, rapporterar att de har utvecklat en skalbar metod för att tillverka dessa höghastighetsgrafentransistorer.

Teamet använde en dielektroforesmonteringsmetod för att exakt placera nanotrådsgrindarrayer på kemisk ångavsättning-tillväxtgrafen med stor yta - i motsats till mekaniskt skalade grafenflingor - för att möjliggöra rationell tillverkning av höghastighetstransistormatriser. De kunde göra detta på ett glassubstrat, minimera parasitfördröjning och möjliggöra grafentransistorer med yttre gränsfrekvenser som överstiger 50 GHz. Typiska höghastighetsgrafentransistorer är tillverkade på kisel eller halvisolerande kiselkarbidsubstrat som tenderar att blöda bort elektrisk laddning, leder till yttre gränsfrekvenser på cirka 10 GHz eller mindre.

Ta ytterligare ett steg, UCLA-teamet kunde använda dessa grafentransistorer för att konstruera radiofrekvenskretsar som fungerar upp till 10 GHz, en väsentlig förbättring från tidigare rapporter på 20 MHz.

Forskningen öppnar en rationell väg till skalbar tillverkning av höghastighets-, självjusterade grafentransistorer och funktionella kretsar och den demonstrerar för första gången en grafentransistor med en praktisk (extrinsisk) gränsfrekvens över 50 GHz.

Detta representerar ett betydande framsteg mot grafenbaserad, radiofrekvenskretsar som kan användas i en mängd olika enheter, inklusive radioapparater, datorer och mobiltelefoner. Tekniken kan också användas i trådlös kommunikation, bildteknik och radarteknik.

Forskningen publicerades nyligen i den peer-reviewade tidskriften Nanobokstäver .

UCLA:s forskargrupp inkluderade Xiangfeng Duan, professor i kemi och biokemi; Yu Huang, biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid Henry Samueli School of Engineering and Applied Science; Lei Liao; Jingwei Bai; Rui Cheng; Hailong Zhou; Lixin Liu; och Yuan Liu. Duan och Huang är också forskare vid California NanoSystems Institute vid UCLA.