(PhysOrg.com) -- Grafene, uno strato di carbonio grafitico dello spessore di un atomo, ha un grande potenziale per realizzare dispositivi elettronici come radio, computer e telefoni sempre più piccoli. Ma le sue proprietà uniche hanno anche portato a difficoltà nell'integrare il materiale in tali dispositivi.

In un articolo pubblicato il 1 settembre sulla rivista Natura , un gruppo di ricercatori dell'UCLA dimostra come hanno superato alcune di queste difficoltà per fabbricare il transistor al grafene più veloce fino ad oggi.

Con la più alta mobilità del vettore nota - la velocità con cui le informazioni elettroniche vengono trasmesse da un materiale - il grafene è un buon candidato per l'elettronica a radiofrequenza ad alta velocità. Ma le tecniche tradizionali per la fabbricazione del materiale spesso portano a un deterioramento della qualità del dispositivo.

Il team dell'UCLA, guidato dal professore di chimica e biochimica Xiangfeng Duan, ha sviluppato un nuovo processo di fabbricazione per i transistor al grafene utilizzando un nanofilo come gate autoallineato.

Le porte autoallineate sono un elemento chiave nei moderni transistor, che sono dispositivi a semiconduttore utilizzati per amplificare e commutare segnali elettronici. Le porte vengono utilizzate per commutare il transistor tra vari stati, e le porte autoallineate sono state sviluppate per affrontare i problemi di disallineamento incontrati a causa della riduzione della scala dell'elettronica.

Per sviluppare la nuova tecnica di fabbricazione, Duan ha collaborato con altri due ricercatori del California NanoSystems Institute dell'UCLA, Yu Huang, un assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la Henry Samueli School of Engineering and Applied Sciences, e Kang Wang, professore di ingegneria elettrica alla Scuola Samueli.

"Questa nuova strategia supera due limitazioni precedentemente riscontrate nei transistor al grafene, "Dian ha detto. "In primo luogo, non produce difetti apprezzabili nel grafene durante la fabbricazione, quindi viene mantenuta l'elevata mobilità dei portatori. Secondo, utilizzando un approccio autoallineato con un nanofilo come gate, il gruppo è stato in grado di superare le difficoltà di allineamento incontrate in precedenza e di fabbricare dispositivi a canale molto corto con prestazioni senza precedenti."

Questi progressi hanno permesso al team di dimostrare i transistor al grafene più veloci fino ad oggi, con una frequenza di taglio fino a 300 GHz, paragonabile ai migliori transistor realizzati con materiali ad alta mobilità elettronica come l'arseniuro di gallio o il fosfuro di indio.

"Siamo molto entusiasti del nostro approccio e dei risultati, e stiamo attualmente compiendo ulteriori sforzi per aumentare l'approccio e aumentare ulteriormente la velocità", ha affermato Lei Liao, un borsista post-dottorato presso l'UCLA.

L'elettronica a radiofrequenza ad alta velocità può anche trovare ampie applicazioni nella comunicazione a microonde, tecnologie di imaging e radar.