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美國與義大利科學家聯手打造出第一個能在GHz波段下操作的石墨烯(graphene)積體電路。該研究團隊表示，此實驗中成功製作成的環形振盪器(ring oscillator)對於實現「全石墨烯微波電路」(all-graphene microwave circuit)的目標而言，是個一重要的里程。
石墨烯是單原子厚的平面碳材料，它與其他新穎的2D材料如奈米碳管(carbon nanotube)及輝鉬礦(molybdenite, 亦即 MoS2)在未來電子學發展上具有重要的潛能。這是因為這些材料可望用來製作小於10 nm的電子元件，而10 nm約莫是傳統矽基元件的物理極限。不過在此之前，尚未有人以這類材料製作出高頻數位電路元件；事實上，目前最佳的奈米碳管環形振盪器僅能在50 MHz下操作。
義大利米蘭理工大學(Politecnico di Milano)的Roman Sordan與美國伊利諾大學厄巴納香檳分校(UIUC)的Eric Pop等人成功利用這類低維度材料，研發出第一個可應用於高頻數位電路的振盪器元件。他們的石墨烯環形振盪器可操作於1.28 GHz，此外，相較於矽CMOS元件及其他二維材料製成的振盪器，此石墨烯元件也較不易受到電源電壓變動的影響。
振盪器是類比電子學中主要的建構單位元件之一，舉例來說，微波電路就是由電壓放大器、振盪器及混合器所組成。過去研究人員已經相繼利用石墨烯製作出放大器及混合器元件，而此團隊所製作的振盪器則可視為是完成「全石墨烯微波電路」的最後一塊拼圖。除此之外，該研究團隊也利用了此環形振盪器製作出獨立型的石墨烯頻率混合器。Sordan表示，過去發表的石墨烯混合器並非獨立元件，而是須藉由外部振盪器始能發揮作用。
該團隊認為此研究成果是低維度奈米材料應用於高速數位及類比電路上的重大進展，並且期望該實驗成果在此研究方向上能促進更多重要的研究。詳見ACS Nano | DOI: 10.1021/nn401933v。 |