(PhysOrg.com) -- I ricercatori dell'Electro-Optics Center (EOC) Materials Division di Penn State hanno prodotto wafer di grafene di 100 mm di diametro, una pietra miliare nello sviluppo del grafene per l'alta potenza di prossima generazione, dispositivi elettronici ad alta frequenza.

Il grafene è la forma bidimensionale della grafite ed è costituito da atomi di carbonio strettamente legati in una disposizione esagonale che ricorda il filo di pollo. Grazie alla capacità di un elettrone di muoversi a 1/300 della velocità della luce attraverso il grafene (significativamente più veloce del silicio), il grafene è un materiale candidato per molte applicazioni di calcolo ad alta velocità nel settore dei dispositivi a semiconduttore multimiliardario.

Il Penn State EOC è un centro leader per la sintesi di materiali di grafene e dispositivi a base di grafene. Utilizzando un processo chiamato sublimazione del silicio, I ricercatori dell'EOC David Snyder e Randy Cavalero hanno trattato termicamente i wafer di carburo di silicio in un forno ad alta temperatura fino a quando il silicio non è migrato dalla superficie, lasciando dietro di sé uno strato di carbonio che si è formato in una pellicola di grafene dello spessore di uno o due atomi sulla superficie del wafer. I wafer EOC avevano un diametro di 100 mm, il diametro più grande disponibile in commercio per i wafer in carburo di silicio, e ha superato la precedente dimostrazione di 50mm.

Secondo lo scienziato dei materiali EOC Joshua Robinson, Penn State sta attualmente fabbricando transistor ad effetto di campo sui wafer di grafene da 100 mm e inizierà i test delle prestazioni dei transistor all'inizio del 2010. Un ulteriore obiettivo è quello di migliorare la velocità degli elettroni nel grafene prodotto da wafer di carburo di silicio per avvicinarsi alla velocità teorica, circa 100 volte più veloce del silicio. Ciò richiederà miglioramenti nella qualità del materiale, dice Robinson, ma la tecnologia è nuova e c'è molto spazio per miglioramenti nell'elaborazione.

Oltre alla sublimazione del silicio, I ricercatori dell'EdC Joshua Robinson, Marco Fanton, Brian Weiland, Kathleen Trumbull e Michael LaBella stanno sviluppando la sintesi e la fabbricazione di dispositivi di grafene su silicio come mezzo per ottenere diametri di wafer superiori a 200 mm, una necessità per l'integrazione del grafene nell'industria dei semiconduttori esistente. Con il supporto del Naval Surface Warfare Center di Crane, Ind., I ricercatori dell'EOC si stanno inizialmente concentrando sui materiali in grafene per migliorare le prestazioni dei transistor in varie applicazioni a radiofrequenza (RF).

Con il suo notevole fisico, proprietà chimiche e strutturali, il grafene è studiato in tutto il mondo per l'elettronica, mostra, celle solari, sensori, e stoccaggio dell'idrogeno. Il grafene ha il potenziale per consentire il calcolo dei terahertz, a velocità del processore da 100 a 1, 000 volte più veloce del silicio. Per un materiale che è stato isolato per la prima volta solo cinque anni fa, il grafene sta iniziando rapidamente.