(Phys.org) —Un team di ricerca con membri degli Stati Uniti e dell'Italia è riuscito a costruire un circuito digitale integrato in grafene in grado di funzionare a frequenze gigahertz. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista ACS Nano , il team descrive come hanno costruito il loro circuito, le sue prestazioni, e i suoi limiti.

I ricercatori di tutto il mondo continuano a considerare il grafene come un mezzo per superare i limiti dimensionali del silicio, realizzando circuiti più piccoli di 10 nm. Il grafene è un candidato ideale perché gli elettroni possono passare attraverso il singolo strato di atomi di carbonio come se non avessero massa. Sfortunatamente, il grafene non è un semiconduttore, quindi altri materiali devono essere inclusi in un dispositivo per consentire l'utilizzo del grafene in un circuito. Ad oggi, gli sforzi per farlo hanno avuto un successo limitato:perdite di corrente nei punti di congiunzione che portano a prestazioni scadenti.

In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno costruito un oscillatore ad anello, un circuito utilizzato per valutare i limiti prestazionali dei dispositivi elettronici digitali, basato sul grafene utilizzando una nuova tecnica (i precedenti tentativi di altri team di costruire un dispositivo del genere hanno mostrato prestazioni limitate). Per creare una connessione più forte tra il grafene e altri componenti, il team ha coltivato il grafene direttamente su di loro. Una volta che tutti i pezzi erano a posto, il team ha testato il dispositivo applicando elettricità, abbassando lentamente la tensione. Mentre lo facevano, la frequenza di oscillazione è aumentata, passando da 350 MHz a 1,2 GHz. Tale frequenza è di routine per i dispositivi a base di silicio, ma segna un nuovo punto culminante per quelli a base di grafene.

Nel gestire il loro circuito, i ricercatori hanno notato una caratteristica del loro dispositivo che era effettivamente migliore di quelle basate sul silicio:le prestazioni non erano degradate a causa delle fluttuazioni di tensione. Riconoscono inoltre che, come altri dispositivi basati sul grafene, c'era ancora troppa dispersione di corrente e la sua velocità era limitata dalla resistenza al grafene e al confine del suo substrato. Ciò significa che il loro oscillatore ad anello a base di grafene non è ancora pronto per il mondo reale. Ancora, credono che il loro lavoro abbia dimostrato che è possibile realizzare circuiti ad alta frequenza a base di grafene e che ulteriori lavori possono ridurre la resistenza e portare a circuiti a base di grafene a frequenza più elevata.

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