Grafen-basert frekvensmultiplikator (Bilde: Donna Coveney, MIT News)

Gjennombrudd for supermateriale

Kan åpne for terahertz-transistorer. Nå nærmer masse­produksjonen seg.

Grafen (graphene på engelsk) er navnet på et karbonbasert materiale med egenskaper som er svært interessante for blant annet IT-industrien. Det kan leder både strøm og varme svært godt, det er særdeles sterkt og tynt, og det kan brukes til å lage transistorer som kan operere med veldig høy klokkehastighet.

Den største utfordringen så langt har vært å finne metoder for å masseprodusere grafen med tilstrekkelig høy kvalitet.

I dag melder Chalmers tekniska högskola i Göteborg at det har blitt utviklet en metode som åpner for storskala-produksjon av grafen med samme høye kvalitet som silisium.

Metoden har blitt utviklet av Rositza Yakimova, Mikael Syväjärvi og Tihomir Iakimov ved Linköpings universitet (LiU), mens studien av kvaliteten har blitt utført ved Chalmers tekniska högskola i samarbeid med forskerne fra LiU og kolleger i Storbritannia og Italia. Resultatene har blitt utgitt i nettutgaven av Nature Nanotechnology.

Grafen-basert frekvensmultiplikator
Grafen-basert frekvensmultiplikator Bilde: Donna Coveney, MIT News

Ifølge Chalmers tekniska högskola har man i brikkeindustrien nådd grensen for det som er mulig i forsøket på å utnytte hastigheten elektronene beveger seg på i silisium. I grafen beveger derimot elektronene seg hundre ganger raskere enn i silisium. Mulighetene dette gir har ført til at forskningsgrupper over hele verden forsøker å framstille materialet med tilstrekkelig høy kvalitet.

Grafen er et karbonmateriale med bikakestruktur.
Grafen er et karbonmateriale med bikakestruktur. Bilde: Chris Ewels

Dette har tidligere bare vært mulig å gjøre med små biter, men for å komme videre mpå man kunne framstille materialet i store nok flater til at det kan brukes som wafere som kretser kan bygges av.

Ifølge Chalmers tekniska högskola fokuseres forskningen nå på å ta utgangspunkt i skiver av silisiumkarbid, hvor man fjerner silisium fra overflaten og lar et lag med karbonatomer bli igjen. Store nok skiver med silisiumkarbid er kommersielt tilgjengelige, men det har vært vanskelig å kontrollere at grafen formes jevnt med tilstrekkelig kvalitet over store flater.

Dette skal være løst med metoden fra LiU.

- Målingene viser en presisjon som er 10.000 ganger høyere enn de beste resultatene som har blitt oppnådd med grafen framstilt gjennom avskalling (exfoliering) fra grafitt, sier Sergey Kubatkin, dosent ved Chalmers tekniska högskola, i en pressemelding.

Chalmers tekniska högskola gir resultatene den først resistansstandard som fungerer ved en langt høyere temperatur enn det som har vært mulig for resistansstandardene basert på silisium og galliumarsenid, som også er betydelig vanskeligere både å framstille og å bruke.

En resistansstandard er et mål på elektrisk motstand som barer avhenger av naturkonstanter.

    Les også:

Til toppen