Fabricación de componentes electrónicos con grafeno. un material compuesto por una sola capa de átomos de carbono, es uno de los principales desafíos tecnológicos de la actualidad. Los investigadores esperan aprovechar la excelente movilidad electrónica del grafeno y también utilizar el material para diseñar diseños de bajo costo. electrónica flexible. Equipos de investigación de CEA, CNRS, Université de Lille 1 y Northwestern University han ideado un proceso novedoso para fabricar transistores que combinan flexibilidad y movilidad de electrones y son capaces de trabajar en frecuencias muy altas en el rango de GHz. El proceso utiliza una forma de grafeno en solución que es compatible con las técnicas de impresión. Los componentes electrónicos como estos deberían conducir al desarrollo de circuitos electrónicos de alto rendimiento integrados en objetos cotidianos.

Los resultados aparecieron en la revista. Nano letras el 14 de marzo 2012.

Grafeno un material que consta de una sola capa de átomos de carbono hexagonales, Tiene algunas propiedades sobresalientes. En particular, Se espera que su alta movilidad de electrones ayude a los componentes electrónicos a funcionar a frecuencias muy altas. Sus propiedades mecánicas también lo hacen flexible. Estas dos propiedades, movilidad y flexibilidad de los electrones, podrían emplearse de manera útil para fabricar componentes y circuitos electrónicos para diversas aplicaciones. como el desarrollo de pantallas flexibles y transistores y componentes electrónicos de muy alto rendimiento a bajo costo.

Actualmente se encuentran disponibles varios métodos de síntesis de grafeno. Uno de ellos consiste en producir grafeno como una solución de partículas diminutas, unos cientos de nanómetros de diámetro, que se estabilizan en agua mediante tensioactivos. El método de síntesis utilizado para obtener la "tinta conductora" resultante permite seleccionar solo hojas de una sola capa que exhiben propiedades electrónicas notables (en lugar de una combinación de grafeno de una sola capa y multicapa). Otra característica específica es que los componentes se pueden producir en una amplia gama de soportes, incluyendo vidrio, papel o sustratos orgánicos.

Los equipos de investigación de CEA, CNRS, La Université de Lille 1 y la Northwestern University desarrollaron el primer proceso para fabricar transistores flexibles a partir de grafeno solubilizado sobre sustratos de poliimida (un polímero termoestable). Luego hicieron un estudio en profundidad del rendimiento de alta frecuencia de estos transistores.

En el proceso desarrollado por los investigadores, Sobre el sustrato se depositan láminas de grafeno en solución con un campo eléctrico alterno aplicado entre electrodos realizados con anterioridad. Esta tecnica, conocido como dielectroforesis o DEP, se utiliza para guiar el proceso de deposición del grafeno para obtener una alta densidad de láminas depositadas en determinados puntos. Esta densidad es esencial para lograr un excelente rendimiento de alta frecuencia. La movilidad de carga en los transistores es del orden de 100 cm2 / V.s, un valor mucho más alto que el obtenido con moléculas semiconductoras o polímeros. Estos transistores logran así frecuencias muy altas, alrededor de 8 GHz, ¡un nivel de rendimiento nunca antes obtenido en electrónica orgánica!

Los resultados muestran que el grafeno de “tinta conductora” es un material altamente competitivo para realizar aplicaciones electrónicas flexibles en un rango de alta frecuencia (GHz) que está completamente fuera del alcance de los semiconductores orgánicos convencionales. Esta nueva generación de transistores ofrece excelentes perspectivas para muchas aplicaciones, incluyendo pantallas flexibles (plegables o enrollables), dispositivos electrónicos integrados en tejidos u otros objetos cotidianos, como etiquetas RFID, capaz de procesar y transmitir información.