Anonim

Nye grafenbaserte single-transistorforsterkere er en trippel trussel

Elektronikk

Darren Quick

14. oktober 2010

2 bilder

Den nye trippelmodus-transistorforsterkeren kan erstatte mange tradisjonelle transistorer

Graphene har allerede ført oss verdens minste transistor - to ganger - og nå det ene atomets tykke karbon som nylig vant sine oppdagere, har Nobelprisen blitt brukt til å lage en trippemodus, single-transistorforsterker. Den nye transistoren har potensial til å erstatte mange tradisjonelle transistorer i en typisk integrert krets, og utviklerne sier at enheten kunne bli en nøkkelkomponent i fremtidige elektroniske kretser.

Bortsett fra å være veldig sterk, nesten gjennomsiktig og å være en veldig god leder av elektrisitet, er grafen også ambipolar, noe som betyr at den kan bytte mellom bruk av positive og negative bærere i fly, avhengig av inngangssignalet. Til sammenligning bruker tradisjonelle silikontransistorer vanligvis bare en eller annen type bærer, som bestemmes under fabrikasjon. Det er graphene 's ambipolare eiendom som har gitt forskerne fra Rice University og University of California, Riverside, til å utvikle den nye tre-terminale single-transistorforsterkeren.

Trippelmodus transistoren kan endres under drift til noen av tre moduser når som helst ved bruk av bærere som er positive, negative eller begge. Dette gir muligheter som ikke er mulige med tradisjonelle single-transistorarkitekturer, sier Kartik Mohanram, assisterende professor i elektrisk og datateknikk ved Rice.

Mohanram liknet den nye transistorens evner til en vannkran. "Slå på den og vannet strømmer, " sa han. "Slå av og vannet stopper. Det er det som en tradisjonell transistor gjør. Det er en unipolar enhet - den åpnes og lukkes kun i en retning. Men hvis du lukker et trykk for mye, åpner den igjen og vann strømmer. Det er hva ambipolaritet er - nåværende kan strømme når du åpner transistoren i begge retninger om et punkt med minimal ledning. "

Dette betyr at en grafenbasert transistor kan være "n-type " (negativ) eller "p-type " (positiv), avhengig av om bæreren stammer fra kilde- eller avløpsterminaler, som er effektivt utskiftbare. Når inngangen fra hver bærer er lik, vises en tredje funksjon med transistoren som en frekvensmultiplikator. Ved å kombinere de tre modene viste Rice-Riverside-teamet slike vanlige signalordninger som fase- og frekvensskifting for trådløse og lydapplikasjoner.

"Vårt arbeid, og det til andre, som fokuserer på applikasjoner av ambipolarity supplements innsats for å gjøre en bedre transistor med graphene, " mohanram sa. "Det lover mer funksjonalitet. " Forskningen viste at en enkelt grafen transistor potensielt kunne erstatte mange i en typisk integrert krets, sa han. Graphene 's overlegne materialegenskaper og relativ kompatibilitet med silisiumbasert produksjon skal muliggjøre integrasjon av slike kretser i fremtiden, la han til.

Imidlertid må tekniske veiblokker fortsatt overvinnes før det skjer. Fremstillingstrinn som dielektrisk avsetning og kontaktkontakt forstyrrer faktisk grafens gitterstruktur, kliper det og introduserer feil, som umiddelbart begrenser signalforsterkningen og nedbryter ytelsen. Dette betyr at laget må utvise stor forsiktighet når man gjør transistorene.

Men Mohanram er overbevist om at disse problemene kan løses, sier at teknologien vil modne, siden så mange forskergrupper jobber hardt for å takle disse utfordringene.

Et papir som beskriver trillmodus transistoren, vises i online-journalen ACS Nano .

Den nye trippelmodus-transistorforsterkeren kan erstatte mange tradisjonelle transistorer

Anbefalt Redaksjonens