Nya mikrovågskomponenter baserade på integrerade grafen/ferroelektriska material
Forskningsprojekt , 2013 – 2015

Inom detta projekt har vi för avsikt att studera nya supermaterialet grafén i kombination med tunna filmer av ferrorelektriska material för högfrekvenstillämpningar (1 GHz -1 THz). Ett frekvensområde som kännetecknas av fantastiska möjligheter men som är delvis outforskat pga brist på snabba elektroniska komponenter. Grafén är världens tunnaste material, med unika mekaniska och elektriska egenskaper, och i rent grafén kan elektriska laddningar röra sig betydligt friare och snabbare jämfört med dagens halvledare. En viktig egenskap för att möjliggöra snabba komponenter i terahertzområdet. Elektromagnetisk strålning i det här frekvensområdet är icke-joniserande och kan erbjuda goda avbildningsmöjligheter samtidigt som vågorna kan propagera genom kläder, keramik, plaster, trä och även i dimma/snö på vissa specifika frekvensband (sk fönster). Terahertzkameror kan därmed bli ett viktigt hjälpmedel för att reducera trafikolyckor (allväderskamera), förbättra logistiken vid säkerhetskontroller (flygplatser mm), detektera hudcancer, samt för att öka vår kunskap om jorden och universum. Sådana THz-kameror behöver effektiva och tillförlitliga komponenter som kan generera och detektera THz-signaler. Vi avser studera nya typer av komponenter baserade på grafén och ferroelektriska material och dess potential i en hitintills tämligen outforskad del av det elektromagnetiska spektrumet. För att nå dit behöver vi förstå bättre hur tillverkning av grafénkomponenter påverkas av andra material, vad som sker i dess gränsskikt, och hur man realiserar effektiva styrelektroder och elektriska kontakter till grafén. Ett intressant materialsystem att kombinera med grafén är ferroelektriska material. Grafén kan även användas som en tunn och effektiv elektrod för viktiga avstämbara ferroelektriska komponenter (t.ex. akustiska resonatorer). Men det har även påvisats att grafen påvisar goda elektriska egenskaper i kombination med dessa material, vilket det här projektet avser studera grundligt. Genom att kombinera dessa material så kan man även tänka sig nya, ultrakompakta och avstämbara kretsar för mikrovågsapplikationer. Syftet med projektet är att realisera en ny typ av avstämbar signalkälla (oscillator) som kan fungera i mikrovåg/terahertzområdet baserad på en integrerad graféntransistor och grafén-ferroelektrisk-akustisk-resonator. Ett sådant genombrott skulle öppna dörren för många potentiella nya applikationer för grafén och möjlighet att nå högre funktionalitet med färre komponenter, vilket är av betydelse för tillämpningar inom kommunikation, spektroskopi och fjärranalys (sensorer).

Deltagare

Jan Stake (kontakt)

Professor vid Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap (MC2), Terahertz- och millimetervågsteknik

MICHAEL ANDERSSON

Forskare vid Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap (MC2), Terahertz- och millimetervågsteknik

Spartak Gevorgian

Adj professor vid Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap (MC2), Terahertz- och millimetervågsteknik

Andrei Vorobiev

Senior forskare vid Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap (MC2), Terahertz- och millimetervågsteknik

Finansiering

Vetenskapsrådet (VR)

Finansierar Chalmers deltagande under 2013–2015

Relaterade styrkeområden och infrastruktur

Informations- och kommunikationsteknik

Styrkeområden

Kollberglaboratoriet

Infrastruktur

Hållbar utveckling

Drivkrafter

Nanovetenskap och nanoteknik (2010-2017)

Styrkeområden

Nanotekniklaboratoriet

Infrastruktur

Mer information

Senast uppdaterat

2015-12-04