Trevägstransistorer

Källa: Trippelläge entransistor grafenförstärkare och dess tillämpningar
Kartik Mohanram et al.
ACS Nano 4: 5532-5538

Trippel tid: Denna enkeltransistorförstärkare, en grafenremsa korsad av metallelektroder, gör med en transistor vad som nu kräver många.

Resultat: Forskare byggde en enstegs grafentransistorförstärkare och visade att den kan utföra tre funktioner i en: den kan leda positiv laddning, negativ laddning eller båda samtidigt. Enheten kan koda en dataström genom att ändra frekvensen eller fasen för en signal - en uppgift som vanligtvis kräver flera transistorer i en krets.

Den här historien var en del av vårt januarinummer 2011

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Varför det är viktigt: Tidigare forskning om grafen har till stor del fokuserat på hur snabbt det leder elektrisk laddning; grafentransistorer är 10 eller fler gånger så snabba som kiseltransistorer. Det nya arbetet visar att de också har andra fördelar. Eftersom en enda grafentransistor kan utföra arbetet med flera kiseltransistorer, kan grafen integreras i mer kompakta kretsar för trådlösa telekommunikationsenheter, såsom RFID-taggar och Bluetooth-headset.

Metoder: Forskare vid Rice University antog att en grafentransistor med tre elektriska terminaler, de strukturer som styr och leder strömflödet, skulle kunna drivas på ett sådant sätt att transistorn skulle växla mellan tillstånd där den leder positiv laddning, negativ laddning och båda. Med hjälp av standardtekniker för att göra grafenkretsar, tillverkade forskare vid University of California, Riverside, kretsarna och lade till metallelektroder och ett off-chip-motstånd till en liten bit enskiktsgrafen. Tester visade att den resulterande enstegsförstärkaren uppförde sig som förutspått, växlade tillstånd när olika spänningar applicerades. Anordningen skulle också kunna fungera som en förstärkare i vanliga metoder för att överföra data genom digital modulering av en referenssignal.

Nästa steg: Forskarna försöker nu integrera flera grafentransistorer i en krets för mer komplexa tillämpningar.

Mer kraft per foton

Forskare visar ett sätt att omvandla mer av energin i ljus till elektricitet

Källa: Multipel Exciton Collection i ett sensibiliserat solcellssystem
Bruce Parkinson et al.
Science 330: 63-66

Resultat: Forskare skapade en solcell som kan samla flera elektroner för varje absorberad högenergifoton, och de lyckades mäta elektronutgången direkt.

Varför det är viktigt: Även om forskare stadigt har ökat mängden elektricitet som solceller kan producera, står de inför grundläggande begränsningar som införs av fysiken för att omvandla fotoner till elektroner i halvledarmaterial. Konventionella solceller omvandlar endast en våglängd av ljus effektivt; antingen misslyckas de med att absorbera andra våglängder av ljus eller så kastar de bort extra energi som värme. Forskarna har visat att det är möjligt att fånga en del av denna extra energi genom att överföra energin i varje högenergifoton till mer än en elektron. Tillvägagångssättet skulle kunna användas för att producera ultraeffektiva men ändå billiga solceller.

Metoder: Även om andra forskare hade bekräftat att en fotons energi kan överföras till mer än en elektron, hade ingen direkt mätt detta fenomen i en solcell eftersom de extra elektronerna är för kortlivade. I det här fallet använde forskarna dock halvledande nanokristaller som kallas kvantprickar som det aktiva solcellsmaterialet, och modifierade deras ytkemi för att skapa en stark bindning mellan dem och ett halvledande oxidkristallsubstrat. Bindningen tillät elektronerna att snabbt röra sig från kvantprickarna in i halvledaren, där de mättes som ström.

Nästa steg: Det aktiva materialet i quantum-dot testcellerna är så tunt att nästan allt ljus passerar genom det oabsorberat. Forskarna föreslår att man löser detta problem genom att lägga ett tunt lager av det till ett extremt poröst material med stor yta. Forskarna arbetar också med olika typer av kvantprickar som har potential att absorbera och omvandla mer ljus.

Dölj