(PhysOrg.com) - A pesquisa da Rice University que capitaliza os recursos abrangentes do grafeno pode levar a aplicações de circuito que são muito mais compactas e versáteis do que o que agora é viável com tecnologias baseadas em silício.

Modo triplo, amplificadores de transistor único baseados em grafeno - a forma de carbono com um átomo de espessura que recentemente ganhou o Prêmio Nobel de seus descobridores - podem se tornar componentes-chave em futuros circuitos eletrônicos. A descoberta dos pesquisadores do Rice foi relatada esta semana no jornal online ACS Nano .

O grafeno é muito forte, quase transparente e conduz eletricidade muito bem. Mas outra propriedade importante é a ambipolaridade, capacidade do grafeno de alternar entre o uso de portadoras positivas e negativas em tempo real, dependendo do sinal de entrada. Os transistores de silício tradicionais geralmente usam um ou outro tipo de portador, que é determinado durante a fabricação.

Um amplificador de transistor único de três terminais feito de grafeno pode ser alterado durante a operação para qualquer um dos três modos a qualquer momento usando portadoras que são positivas, negativo ou ambos, fornecendo oportunidades que não são possíveis com as arquiteturas tradicionais de transistor único, disse Kartik Mohanram, professor assistente de engenharia elétrica e de computação na Rice. Ele colaborou na pesquisa com Alexander Balandin, professor de engenharia elétrica da Universidade da Califórnia, Riverside, e seus alunos Xuebei Yang (em Rice) e Guanxiong Liu (em Riverside).

Mohanram comparou as habilidades do novo transistor às de uma torneira de água. "Ligue e a água flui, - disse ele. - Desligue e a água pára. Isso é o que um transistor tradicional faz. É um dispositivo unipolar - ele só abre e fecha em uma direção. "

"Mas se você fechar muito uma torneira, ele se abre novamente e a água flui. Isso é o que é ambipolaridade - a corrente pode fluir quando você abre o transistor em qualquer direção em torno de um ponto de condução mínima. "

Isso por si só significa que um transistor de grafeno pode ser "tipo n" (negativo) ou "tipo p" (positivo), dependendo se a portadora se origina da fonte ou dos terminais de drenagem (que são efetivamente intercambiáveis). Uma terceira função aparece quando a entrada de cada portadora é igual:O transistor se torna um multiplicador de frequência. Ao combinar os três modos, a equipe da Rice-Riverside demonstrou esquemas de sinalização comuns, como chaveamento de mudança de fase e frequência para aplicações sem fio e de áudio.

"Nosso trabalho, e de outros, que se concentra nas aplicações de ambipolaridade complementa os esforços para fazer um melhor transistor com grafeno, "Mohanram disse." Ele promete mais funcionalidade. "A pesquisa demonstrou que um único transistor de grafeno poderia substituir muitos em um circuito integrado típico, ele disse. As propriedades superiores do material do grafeno e a compatibilidade relativa com a fabricação à base de silício devem permitir a integração de tais circuitos no futuro, ele adicionou.

Bloqueios tecnológicos precisam ser superados, Disse Mohanram. As etapas de fabricação, como deposição dielétrica e fazer contatos "acabam perturbando a rede, riscando e introduzindo defeitos. Isso imediatamente degrada seu desempenho (limitando o ganho do sinal), então temos que ter muito cuidado na fabricação.

"Mas a tecnologia vai amadurecer, uma vez que tantos grupos de pesquisa estão trabalhando duro para enfrentar esses desafios, " ele disse.