突破GHz的限制--石墨烯电路

美国和意大利的研究人员制造出了第一个在吉赫兹(GHz)频率下运行的石墨烯数字集成电路。研究小组称，这种环形振荡器是实现全石墨烯微波电路道路上重要的一步。

石墨烯是二维平面结构，其厚度仅为一层原子厚。同其他的二维材料如碳纳米管，辉钼矿等一样，石墨烯在未来的电子产品中有着很大的潜力，因为原则上讲二维材料可制成小于10纳米厚的电子设备。而在10个纳米长的尺度下，传统的由硅制成的设备会因为太小而不能正常运作，因此石墨烯和其他相似的材料为制作更小的电 子设备提供了一种可能。

开发由二维材料制成的设备所面临的主要挑战在于速度。现代的硅处理器如手机中的通讯芯片在微波（吉赫兹）频率下运行。故而，任何实用的二维设备至少也应能在此频率下运行。但迄今为止，最快的二维设备-碳纳米管环形振荡器-仅能以50 MHz的低频运行。

现在，由Roman Sordan领导的来自米兰理工大学(Politecnico di Milano)和伊利诺伊大学Eric Pop 学院(Eric Pop of the University of Illinois)的小组称他们制作出了第一个集成石墨烯振荡器，并可在1.28 GHz下运行。和传统的硅CMOS装置及早期的二维材料装置相比，这种振荡器对电源电压的波动更加不敏感。

远不止这些。研究小组已经由环形振荡器构建出了独立的石墨烯频率混合器，而早先的石墨烯混合器是非独立的，因为它们需要外部的振荡器来运行。

Sordan表示，“我们相信我们的工作已经极大地提升了在低维纳米材料转向实用、高速数字和模拟应用方面的研究，并希望有力推进未来在这方面的研究。”

该研究成果已发表在ACS Nano上。