(PhysOrg.com) - Grafeno, uma camada de carbono grafítico com um átomo de espessura, tem grande potencial para fazer dispositivos eletrônicos, como rádios, computadores e telefones mais rápidos e menores. Mas suas propriedades únicas também levaram a dificuldades na integração do material em tais dispositivos.

Em um artigo publicado em 1º de setembro na revista Natureza , um grupo de pesquisadores da UCLA demonstra como eles superaram algumas dessas dificuldades para fabricar o transistor de grafeno mais rápido até hoje.

Com a maior mobilidade de portadora conhecida - a velocidade na qual as informações eletrônicas são transmitidas por um material - o grafeno é um bom candidato para a eletrônica de alta velocidade de radiofrequência. Mas as técnicas tradicionais de fabricação do material geralmente levam à deterioração da qualidade do dispositivo.

A equipe UCLA, liderado pelo professor de química e bioquímica Xiangfeng Duan, desenvolveu um novo processo de fabricação de transistores de grafeno usando um nanofio como porta autoalinhada.

Portas autoalinhadas são um elemento-chave nos transistores modernos, que são dispositivos semicondutores usados ​​para amplificar e comutar sinais eletrônicos. Gates são usados ​​para alternar o transistor entre vários estados, e portas autoalinhadas foram desenvolvidas para lidar com problemas de desalinhamento encontrados devido à escala cada vez menor da eletrônica.

Para desenvolver a nova técnica de fabricação, Duan se juntou a dois outros pesquisadores do California NanoSystems Institute da UCLA, Yu Huang, professor assistente de ciência de materiais e engenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas Henry Samueli, e Kang Wang, professor de engenharia elétrica na Escola Samueli.

"Esta nova estratégia supera duas limitações encontradas anteriormente em transistores de grafeno, "Duan disse." Primeiro, não produz nenhum defeito apreciável no grafeno durante a fabricação, assim, a alta mobilidade da portadora é mantida. Segundo, usando uma abordagem autoalinhada com um nanofio como porta, o grupo foi capaz de superar as dificuldades de alinhamento encontradas anteriormente e fabricar dispositivos de canal muito curto com desempenho sem precedentes. "

Esses avanços permitiram que a equipe demonstrasse os transistores de grafeno de mais alta velocidade até hoje, com uma frequência de corte de até 300 GHz - comparável aos melhores transistores de materiais de alta mobilidade de elétrons, como arseneto de gálio ou fosfeto de índio.

"Estamos muito entusiasmados com nossa abordagem e os resultados, e atualmente estamos envidando esforços adicionais para ampliar a abordagem e aumentar ainda mais a velocidade ", disse Lei Liao, um pós-doutorado na UCLA.

Os eletrônicos de alta velocidade de radiofrequência também podem encontrar amplas aplicações na comunicação por micro-ondas, tecnologias de imagem e radar.