p (PhysOrg.com) - Pesquisadores da Divisão de Materiais do Electro-Optics Center (EOC) da Penn State produziram wafers de grafeno de 100 mm de diâmetro, um marco importante no desenvolvimento de grafeno para alta potência de próxima geração, dispositivos eletrônicos de alta frequência. p O grafeno é a forma bidimensional de grafite e consiste em átomos de carbono fortemente unidos em um arranjo hexagonal semelhante a tela de arame. Graças à capacidade de um elétron de se mover a 1/300 da velocidade da luz através do grafeno (significativamente mais rápido do que o silício), o grafeno é um material candidato para muitas aplicações de computação de alta velocidade na indústria multibilionária de dispositivos semicondutores.

p O Penn State EOC é um centro líder para a síntese de materiais de grafeno e dispositivos baseados em grafeno. Usando um processo chamado sublimação de silício, Os pesquisadores da EOC David Snyder e Randy Cavalero processaram termicamente wafers de carboneto de silício em um forno de alta temperatura até que o silício migrasse para longe da superfície, deixando para trás uma camada de carbono que se formou em uma película de grafeno com um a dois átomos de espessura na superfície do wafer. Os wafers EOC tinham 100 mm de diâmetro, o maior diâmetro disponível comercialmente para bolachas de carboneto de silício, e superou a demonstração anterior de 50mm.

p De acordo com o cientista de materiais EOC Joshua Robinson, A Penn State está atualmente fabricando transistores de efeito de campo nas pastilhas de grafeno de 100 mm e começará os testes de desempenho do transistor no início de 2010. Um outro objetivo é melhorar a velocidade dos elétrons no grafeno feito de pastilhas de carboneto de silício para mais perto da velocidade teórica, aproximadamente 100 vezes mais rápido que o silício. Isso exigirá melhorias na qualidade do material, diz Robinson, mas a tecnologia é nova e há muito espaço para melhorias no processamento.

p Além da sublimação de silício, Pesquisadores EOC Joshua Robinson, Mark Fanton, Brian Weiland, Kathleen Trumbull e Michael LaBella estão desenvolvendo a síntese e fabricação de dispositivos de grafeno em silício como um meio de obter diâmetros de wafer superiores a 200 mm, uma necessidade para integrar o grafeno na indústria de semicondutores existente. Com o apoio do Naval Surface Warfare Center em Crane, Ind., Os pesquisadores da EOC estão inicialmente se concentrando em materiais de grafeno para melhorar o desempenho do transistor em várias aplicações de radiofrequência (RF).

p Com seu físico notável, propriedades químicas e estruturais, o grafeno está sendo estudado em todo o mundo para a eletrônica, monitores, células solares, sensores, e armazenamento de hidrogênio. O grafeno tem o potencial de permitir a computação terahertz, em velocidades de processador de 100 a 1, 000 vezes mais rápido que o silício. Para um material que foi isolado pela primeira vez há apenas cinco anos, o grafeno está começando rapidamente.