El grafeno ya se conoce como un cristal bidimensional eficiente, pero también puede funcionar con otros dos nanomateriales para mejorar la electrónica, según un nuevo descubrimiento de la Universidad de California, Riverside (UCR) y la Universidad de Georgia, sugiere una investigación. Los científicos investigaron la integración de tres materiales 2D diferentes para producir dispositivos osciladores controlados por voltaje (VCO) rápidos, osciladores electrónicos cuya frecuencia de oscilación está controlada por una entrada de voltaje.
Frecuencia de VCO lograda al agregar sulfuro de tantalio integrado y nitrato de boro al grafeno
El grafeno ya se conoce como un cristal bidimensional eficiente, pero también puede funcionar con otros dos nanomateriales para mejorar la electrónica, según un nuevo descubrimiento de la Universidad de California, Riverside (UCR) y la Universidad de Georgia, sugiere una investigación. Los científicos investigaron la integración de tres materiales 2D diferentes para producir dispositivos osciladores controlados por voltaje (VCO) rápidos, osciladores electrónicos cuya frecuencia de oscilación está controlada por una entrada de voltaje.
El VCO estudiado pretende ser el primer dispositivo útil para explotar el potencial de las ondas de densidad de carga para modular la corriente a través de materiales 2D. Los investigadores esperan reemplazar los dispositivos tradicionales basados en silicio con esta nueva clase de dispositivos delgados y flexibles basados en grafeno. Como una sola capa de átomos de carbono que exhibe conductividad eléctrica y térmica, el grafeno tiene potencial como principal sucesor del silicio, pero no puede actuar como semiconductor. Esta propiedad es necesaria para el encendido/apagado de los componentes electrónicos, lo que deja lagunas en la investigación sobre la incorporación del grafeno en estos dispositivos.
Los investigadores utilizaron el sulfuro de tantalio nanomaterial 2D (TaS2) para compensar. TaS2, que cumple el requisito clave de funcionar como un interruptor eléctrico, también lleva una carga inducida por voltaje.
Alexander Balandin, líder del equipo de investigación de la UCR, dijo: “Pero la mayoría de ellos revelan estas propiedades solo a temperaturas muy bajas. Hizo una gran diferencia”.
El equipo recubrió TaS2 con el material 2D de nitrato de boro hexagonal y luego lo combinó con grafeno. Luego, los investigadores planearon crear un VCO de tres capas, con grafeno actuando como una resistencia de carga sintonizable integrada, lo que permite un control preciso del voltaje de la frecuencia del VCO. El prototipo final operó en las frecuencias de MHz utilizadas en las radios, lo que permitió frecuencias operativas generales de hasta THz. Esta integración es la primera instancia de un dispositivo oscilador controlado por voltaje funcional que contiene materiales 2D que funcionan a temperatura ambiente.
El propósito del grafeno en estos esquemas de diseño es resolver el problema de la falta de banda prohibida de energía que ha impedido que el grafeno se convierta en un material de canal de transistor. Además de este descubrimiento, el grupo de Balandin demostró el primer disipador de calor de grafeno integrado para transistores de alta potencia y diodos emisores de luz.