(PhysOrg.com) -- In un articolo appena pubblicato sulla rivista Scienza , I ricercatori IBM hanno dimostrato un transistor al grafene a radiofrequenza con la più alta frequenza di taglio raggiunta finora per qualsiasi dispositivo al grafene:100 miliardi di cicli/secondo (100 GigaHertz).
Questo risultato è una pietra miliare per il programma Carbon Electronics for RF Applications (CERA) finanziato da DARPA, nel tentativo di sviluppare dispositivi di comunicazione di nuova generazione.
Il record di alta frequenza è stato ottenuto utilizzando la scala wafer, grafene cresciuto in modo epitassiale utilizzando una tecnologia di elaborazione compatibile con quella utilizzata nella fabbricazione di dispositivi avanzati in silicio.
"Un vantaggio chiave del grafene risiede nelle velocità molto elevate con cui si propagano gli elettroni, che è essenziale per raggiungere l'alta velocità, transistor di nuova generazione ad alte prestazioni, " ha detto il dottor T.C. Chen, vicepresidente, Scienze e tecnologia, Ricerca IBM. "La svolta che stiamo annunciando dimostra chiaramente che il grafene può essere utilizzato per produrre dispositivi e circuiti integrati ad alte prestazioni".
Il grafene è un singolo strato di atomi di carbonio dello spessore di un atomo legati in una disposizione esagonale a nido d'ape. Questa forma bidimensionale del carbonio ha caratteristiche elettriche uniche, ottico, le proprietà meccaniche e termiche e le sue applicazioni tecnologiche sono oggetto di intenso studio.
Wafer di grafene uniformi e di alta qualità sono stati sintetizzati mediante decomposizione termica di un substrato di carburo di silicio (SiC). Lo stesso transistor al grafene utilizzava un'architettura metallica a gate superiore e un nuovo stack di isolanti di gate che coinvolgeva un polimero e un ossido ad alta costante dielettrica. La lunghezza del cancello era modesta, 240 nanometri, lasciando molto spazio per un'ulteriore ottimizzazione delle sue prestazioni riducendo la lunghezza del gate.
È interessante notare che le prestazioni in frequenza del dispositivo al grafene superano già la frequenza di taglio dei transistor al silicio all'avanguardia della stessa lunghezza del gate (~ 40 GigaHertz). Prestazioni simili sono state ottenute da dispositivi a base di grafene ottenuto da grafite naturale, dimostrando che alte prestazioni possono essere ottenute da grafene di diversa origine. In precedenza, il team aveva dimostrato transistor al grafene con una frequenza di taglio di 26 GigaHertz utilizzando fiocchi di grafene estratti dalla grafite naturale.
