(Phys.org) – En forskargrupp med medlemmar från USA och Italien har lyckats bygga en integrerad grafen digital krets som kan fungera vid gigahertz-frekvenser. I deras papper publicerad i tidskriften ACS Nano , teamet beskriver hur de byggde sin krets, dess prestanda, och dess begränsningar.

Forskare runt om i världen fortsätter att titta på grafen som ett sätt att övervinna storleksbegränsningarna hos kisel - vilket gör kretsar mindre än 10nm. Grafen är en idealisk kandidat eftersom elektroner kan passera genom det enda lagret av kolatomer som om de inte hade någon massa. Tyvärr, grafen är inte en halvledare, Därför måste andra material inkluderas i en enhet för att grafen ska kunna användas i en krets. Hittills, ansträngningar för att göra det har haft begränsad framgång – nuvarande läckor vid knutpunkterna leder till dålig prestanda.

I denna nya ansträngning, forskarna byggde en ringoscillator - en krets som används för att utvärdera prestandagränserna för digitala elektroniska enheter - baserad på grafen med en ny teknik (tidigare försök från andra lag att bygga en sådan enhet visade begränsad prestanda). För att skapa en starkare koppling mellan grafen och andra komponenter, teamet odlade grafen direkt på dem. När alla bitar var på plats, teamet testade enheten genom att använda elektricitet, långsamt sänka spänningen. När de gjorde det, oscillationsfrekvensen ökade – från 350MHz till 1,2GHz. En sådan frekvens är rutin för kiselbaserade enheter men markerar en ny höjdpunkt för de som är baserade på grafen.

När de kör sin krets, forskarna noterade en funktion hos deras enhet som faktiskt var bättre än de som var baserade på kisel – prestandan försämrades inte på grund av fluktuationer i spänningen. De erkänner också att liksom andra enheter baserade på grafen, det fanns fortfarande för mycket strömläckage och dess hastighet begränsades av motståndet vid grafenet och dess substratgräns. Det betyder att deras grafenbaserade ringoscillator ännu inte är redo för den verkliga världen. Fortfarande, de tror att deras arbete har visat att grafenbaserade högfrekventa kretsar kan göras och att ytterligare arbete kan minska motståndet och leda till högre frekvens grafenbaserade kretsar.

© 2013 Phys.org