(PhysOrg.com) - La investigación de la Universidad de Rice que capitaliza la amplia gama de capacidades del grafeno podría conducir a aplicaciones de circuitos mucho más compactas y versátiles de lo que ahora es factible con tecnologías basadas en silicio.

Modo triple, Los amplificadores de un solo transistor basados ​​en grafeno, la forma de carbono de un átomo de espesor que recientemente ganó un Premio Nobel a sus descubridores, podrían convertirse en componentes clave en los circuitos electrónicos del futuro. El descubrimiento de los investigadores de Rice se informó esta semana en la revista en línea ACS Nano .

El grafeno es muy fuerte Casi transparente y conduce muy bien la electricidad. Pero otra propiedad clave es la ambipolaridad, la capacidad del grafeno para cambiar entre el uso de portadores positivos y negativos sobre la marcha dependiendo de la señal de entrada. Los transistores de silicio tradicionales suelen utilizar uno u otro tipo de portadora, que se determina durante la fabricación.

Un amplificador de un solo transistor de tres terminales hecho de grafeno se puede cambiar durante el funcionamiento a cualquiera de los tres modos en cualquier momento utilizando portadoras que sean positivas, negativo o ambos, Brindar oportunidades que no son posibles con las arquitecturas tradicionales de un solo transistor, dijo Kartik Mohanram, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en Rice. Colaboró ​​en la investigación con Alexander Balandin, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de California, Orilla, y sus alumnos Xuebei Yang (en Rice) y Guanxiong Liu (en Riverside).

Mohanram comparó las capacidades del nuevo transistor con las de un grifo de agua. "Enciéndelo y el agua fluirá, "Dijo." Apáguelo y el agua se detiene. Eso es lo que hace un transistor tradicional. Es un dispositivo unipolar:solo se abre y se cierra en una dirección ".

"Pero si cierras demasiado un grifo, se abre de nuevo y el agua fluye. Eso es lo que es la ambipolaridad:la corriente puede fluir cuando abres el transistor en cualquier dirección alrededor de un punto de conducción mínima ".

Eso solo significa que un transistor de grafeno puede ser "tipo n" (negativo) o "tipo p" (positivo), dependiendo de si el portador se origina en la fuente o en los terminales de drenaje (que son efectivamente intercambiables). Aparece una tercera función cuando la entrada de cada portadora es igual:el transistor se convierte en un multiplicador de frecuencia. Combinando los tres modos, El equipo de Rice-Riverside demostró esquemas de señalización tan comunes como el cambio de fase y frecuencia para aplicaciones inalámbricas y de audio.

"Nuestro trabajo, y la de los demás, que se centra en las aplicaciones de la ambipolaridad complementa los esfuerzos para hacer un mejor transistor con grafeno, “Promete más funcionalidad”, dijo Mohanram. La investigación demostró que un solo transistor de grafeno podría reemplazar a muchos en un circuito integrado típico, él dijo. Las propiedades superiores del material del grafeno y la compatibilidad relativa con la fabricación basada en silicio deberían permitir la integración de dichos circuitos en el futuro. añadió.

Es necesario superar los obstáculos tecnológicos, Dijo Mohanram. Pasos de fabricación como la deposición dieléctrica y la creación de contactos "terminan perturbando la red, rayarlo e introducir defectos. Eso degrada inmediatamente su rendimiento (limitando la ganancia de señal), así que tenemos que tener mucho cuidado en la fabricación.

"Pero la tecnología madurará, Dado que muchos grupos de investigación están trabajando arduamente para abordar estos desafíos, " él dijo.