Rele grafeenista

Nanoelektromekaaniset (NEM) kytkimet ovat lupaava ehdokas voittamaan komplementaaristen metallioksidipuolijohdekytkimien (CMOS) fysikaaliset rajoitukset niiden näennäisen nollavuotokäyttäytymisen, alle käyttölämpötilassa kytkeytymisen ja soveltuvuuden vuoksi ankarissa ympäristöissä.

Tärkeimmät NEMS-kytkimiin vaikuttavat esteet ovat niiden peruuttamaton kytkentäkontaktien jäykkyys, suuri kytkentäjännite ja sen hystereesisilmukka.

Tohtori Manoharan Muruganathanin ja professori Hiroshi Mizutan johtama Japan Advanced Institute of Science and Technologyn (JAIST) -tutkimusryhmä ehdottaa grafeeniin perustuvaa NEMS-tutkimuksen tulosta tähän tarkoitukseen.

Tässä tutkimuksessa peruuttamaton staattinen kitka voitetaan käyttämällä grafeenin ja heksagonaalisen boorinitridi (hBN) -kosketinkontaktin heikkoa van der Waals (vdW) -sidosta

Grafeenin ja hBN:n sitoutumislujuus on vähäinen sen van der Waals -sidosluonteen vuoksi, mikä ratkaisee heidän NEMS-kytkimien jäykkyysongelman, sanoo tutkija Ngoc Huynh Van Tanskan teknisestä yliopistosta.

Tuotetut Graphene NEM (GNEM) -kytkimet osoittavat alle 0,5 V:n kytkentäjännitettä, jonka ON/OFF-suhde on suurempi kuin 10 5 ja lähes nollan hystereesisilmukkaa ja yli 50 000 kytkentäjakson kestävyyttä.

Nämä merkittävät suorituskyvyt saavutetaan hyödyntämällä grafeenin yksikerroksen paksuutta, korkeaa Youngin moduulia, kuutiometristä mekaanista palautusvoimaa ja alhaisia vdW-sidosenergiaominaisuuksia.

Koska nämä GNEM-kytkimet toteutetaan grafeenin ja hBN:n kemiallislle höyrypinnoituksella se tarjoaa mahdollisuuden laajamittaisiin grafeeni-NEM-järjestelmän sovelluksiin.

Näitä GNEM-kytkimiä voidaan mahdollisesti käyttää erittäin pienitehoisissa integroiduissa CMOS-piireissä, hybridi-NEM-CMOS-järjestelmissä, logiikkalaitteissa, NEM-resonaattorin massatunnistuksessa ja yksittäisien molekyylien antureissa.

Aiheesta aiemmin:

NOEMSejä van der Waalsin heterorakenteilla

Nanokoneita ja antureita hiilinanoputkista