(PhysOrg.com) -- Pendant des années, les scientifiques et les chercheurs se sont penchés sur les propriétés des nanotubes de carbone et du graphène pour une utilisation en nanoélectronique. "Il n'y a pas de réelle application massive de dispositifs à base de graphène et de nanotubes de carbone, " raconte Zhenxing Wang PhysOrg.com . "C'est vraiment une opportunité pour eux de montrer leurs capacités."

Wang fait partie d'un groupe du Key Laboratory for the Physics and Chemistry of Nanodevices de l'Université de Pékin à Pékin. Avec Zhiyong Zhang, Huilong Xu, Li Ding, Sheng Wang, et Lian-Mao Peng, Wang a testé un doubleur de fréquence basé sur un transistor à effet de champ en graphène à grille supérieure afin d'évaluer ses performances. Ils ont pu montrer qu'un doubleur de fréquence à base de graphène peut fournir plus de 90% d'efficacité de conversion, tandis que la valeur correspondante n'est pas supérieure à 30% pour le doubleur de fréquence conventionnel. Leurs travaux sont publiés dans Lettres de physique appliquée :« Un doubleur de fréquence à base de transistor à effet de champ en graphène haute performance à grille supérieure. »

« Notre travail s'est concentré sur l'augmentation du gain et de la réponse en fréquence du doubleur de fréquence en utilisant la géométrie de la grille supérieure sur l'appareil, », explique Wang. « Ce n'est qu'avec une grille supérieure que les gens peuvent fabriquer des appareils hautes performances et des circuits intégrés. Ce travail ouvre la voie à une application massive de transistors au graphène dans un avenir proche. »

Le graphène est souhaitable comme matériau de transistor en raison de ses hautes performances. Wang souligne qu'IBM a récemment montré que le transistor au graphène peut fonctionner jusqu'à 100 GHz, et le groupe de l'Université de Pékin pense que le matériel peut même encore bien fonctionner dans le régime THz. « C'est très excitant, " Wang dit, « car un doubleur de fréquence à haute fréquence et à haut rendement peut être très coûteux. Notre appareil est moins cher - n'est composé que d'un transistor - mais avec une efficacité beaucoup plus élevée.

À Pékin, le groupe a fabriqué le dispositif avec une lithographie standard, superposer le graphène sur une plaquette de silicium, inférieur à 1 mm x 1 mm. Afin de tester les performances, Wang et ses collègues ont utilisé un oscilloscope numérique. Ils ont également utilisé une méthode de test récente, développé à l'Université de Pékin, pour mesurer les performances du doubleur de graphène. « Nous avons développé une nouvelle méthode de test avec un analyseur de spectre, qui peut obtenir des informations de fréquence directes et détecter un signal beaucoup plus petit qui ne peut pas être obtenu par un oscilloscope.

Avancer, ces travaux pourraient conduire au développement de transistors en graphène pour la nanoélectronique. "En principe, ce genre de dispositif peut être réalisé à l'échelle d'une plaquette, basé sur la technologie de lithographie actuelle et la croissance du graphène à l'échelle d'une plaquette. La production de masse peut être réalisée une fois que la technologie de croissance du graphène devient mature, », explique Wang. « Nous attendons avec impatience la production en série d'un doubleur de fréquence à base de graphène avec une réponse en fréquence jusqu'à 100 GHz, gain supérieur à 1/10, et avec un faible coût et une faible consommation d'énergie.

Cet avenir, bien que, peut-être encore dans cinq à dix ans, et Wang n'est pas trop préoccupé par la fin de la production de masse pour l'instant. « Je me concentre maintenant sur l'amélioration des performances de l'appareil en démonstration afin de montrer son potentiel. Une optimisation possible peut être réalisée par des moyens tels que le remplacement du substrat par des matériaux isolants pour réduire la capacité parasite. A un moment donné, bien que, les transistors au graphène pourraient aider à faire avancer le développement de l'électronique à l'échelle nanométrique, et les travaux des scientifiques de l'Université de Pékin constituent un pas dans cette direction.

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