(Phys.org) —Une équipe de recherche composée de membres des États-Unis et d'Italie a réussi à créer un circuit numérique de graphène intégré capable de fonctionner à des fréquences gigahertz. Dans leur article publié dans la revue ACS Nano , l'équipe décrit comment ils ont construit leur circuit, ses performances, et ses limites.

Les chercheurs du monde entier continuent de considérer le graphène comme un moyen de surmonter les limitations de taille du silicium, en créant des circuits inférieurs à 10 nm. Le graphène est un candidat idéal car les électrons peuvent traverser la seule couche d'atomes de carbone comme s'ils n'avaient pas de masse. Malheureusement, le graphène n'est pas un semi-conducteur, ainsi, d'autres matériaux doivent être inclus dans un dispositif pour permettre au graphène d'être utilisé dans un circuit. À ce jour, les efforts déployés pour ce faire ont rencontré un succès limité - des fuites de courant aux points de jonction conduisant à de mauvaises performances.

Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont construit un oscillateur en anneau - un circuit utilisé pour évaluer les limites de performance des appareils électroniques numériques - basé sur le graphène à l'aide d'une nouvelle technique (les tentatives antérieures d'autres équipes pour construire un tel appareil ont montré des performances limitées). Pour créer une connexion plus forte entre le graphène et d'autres composants, l'équipe a cultivé le graphène directement sur eux. Une fois toutes les pièces en place, l'équipe a testé l'appareil en appliquant de l'électricité, baisser lentement la tension. Comme ils l'ont fait, la fréquence d'oscillation a augmenté, passant de 350 MHz à 1,2 GHz. Une telle fréquence est courante pour les appareils à base de silicium mais marque un nouveau point culminant pour ceux à base de graphène.

En exécutant leur circuit, les chercheurs ont noté une caractéristique de leur appareil qui était en fait meilleure que celles à base de silicium :les performances n'étaient pas dégradées en raison des fluctuations de tension. Ils reconnaissent également que, comme d'autres appareils à base de graphène, il y avait encore trop de fuite de courant et sa vitesse était limitée par la résistance au graphène et sa limite de substrat. Cela signifie que leur oscillateur en anneau à base de graphène n'est pas encore prêt pour le monde réel. Toujours, ils pensent que leurs travaux ont montré que des circuits haute fréquence à base de graphène peuvent être fabriqués et que des travaux supplémentaires peuvent réduire la résistance et conduire à des circuits à base de graphène à plus haute fréquence.

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