(PhysOrg.com) -- Les recherches de l'Université Rice qui capitalisent sur les capacités étendues du graphène pourraient conduire à des applications de circuits beaucoup plus compactes et polyvalentes que ce qui est maintenant possible avec les technologies à base de silicium.

Triple-mode, Les amplificateurs à transistor unique à base de graphène - la forme de carbone d'une épaisseur d'un atome qui a récemment valu à ses découvreurs un prix Nobel - pourraient devenir des composants clés des futurs circuits électroniques. La découverte par les chercheurs de Rice a été rapportée cette semaine dans le journal en ligne ACS Nano .

Le graphène est très fort, presque transparent et conduit très bien l'électricité. Mais une autre propriété clé est l'ambipolarité, la capacité du graphène à basculer entre l'utilisation de porteuses positives et négatives à la volée en fonction du signal d'entrée. Les transistors au silicium traditionnels utilisent généralement l'un ou l'autre type de support, qui est déterminé lors de la fabrication.

Un amplificateur à transistor unique à trois bornes en graphène peut être changé pendant le fonctionnement en l'un des trois modes à tout moment en utilisant des porteuses positives, négatif ou les deux, offrant des opportunités qui ne sont pas possibles avec les architectures traditionnelles à transistor unique, dit Kartik Mohanram, professeur adjoint de génie électrique et informatique à Rice. Il a collaboré aux recherches avec Alexander Balandin, professeur de génie électrique à l'Université de Californie, Bord de rivière, et leurs étudiants Xuebei Yang (à Rice) et Guanxiong Liu (à Riverside).

Mohanram a comparé les capacités du nouveau transistor à celles d'un robinet d'eau. "Allumez-le et l'eau coule, " dit-il. " Éteignez-le et l'eau s'arrête. C'est ce que fait un transistor traditionnel. C'est un appareil unipolaire, il ne s'ouvre et ne se ferme que dans un seul sens."

"Mais si tu fermes trop le robinet, il s'ouvre à nouveau et l'eau coule. C'est ce qu'est l'ambipolarité - le courant peut circuler lorsque vous ouvrez le transistor dans les deux sens autour d'un point de conduction minimum."

Cela seul signifie qu'un transistor au graphène peut être de "type n" (négatif) ou de "type p" (positif), selon que le porteur provient des bornes de source ou de drain (qui sont effectivement interchangeables). Une troisième fonction apparaît lorsque l'entrée de chaque porteuse est égale :Le transistor devient un multiplicateur de fréquence. En combinant les trois modes, l'équipe Rice-Riverside a démontré des schémas de signalisation courants tels que la modulation par déplacement de phase et de fréquence pour les applications sans fil et audio.

« Notre travail, et celui des autres, qui se concentre sur les applications de l'ambipolarité complète les efforts pour fabriquer un meilleur transistor avec du graphène, " a déclaré Mohanram. " Cela promet plus de fonctionnalités. " La recherche a démontré qu'un seul transistor au graphène pourrait potentiellement en remplacer plusieurs dans un circuit intégré typique, il a dit. Les propriétés matérielles supérieures du graphène et sa compatibilité relative avec la fabrication à base de silicium devraient permettre l'intégration de tels circuits à l'avenir, il ajouta.

Les obstacles technologiques doivent être surmontés, dit Mohanram. Des étapes de fabrication telles que le dépôt diélectrique et la prise de contacts " finissent par perturber le réseau, le rayer et introduire des défauts. Cela dégrade immédiatement ses performances (limitation du gain du signal), nous devons donc faire preuve de beaucoup de soin dans la fabrication.

"Mais la technologie va mûrir, étant donné que tant de groupes de recherche travaillent dur pour relever ces défis, " il a dit.