Terahertz electronics based on graphene
- Reference number
- RE07-0068
- Start and end dates
- 080701-110630
- Amount granted
- 14 092 307 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
This project aims at developing key competence in the field of graphene-based nanoelectronics with a focus on THz-technology. Graphene, a monolayer of graphite, is one of the most promising material candidates for nanoelectronics devices due to its unique electronic properties. Since 2004, when graphene was first demonstrated in the laboratory, intense research efforts on its material properties have been pursued worldwide. In particular, the high mobility of charge carriers enables devices to operate at THz frequencies. In this project, the groups at Chalmers currently pursuing graphene research come together in a joint effort to model, design, fabricate and characterize graphene field effect transistors (G-FETs) and THz detectors. The work is divided into five, largely parallel and strongly interconnected, work packages (WPs). WP1-2 will improve existing fabrication methods for graphene, partly by developing epitaxial techniques, and partly by improving the exfoliation technique, a layer-by-layer reduction of graphite. WP3 is devoted to fabricating G-FET devices and measuring their DC-characteristics, while WP4 focuses on realizing a G-FET with amplification at THz frequencies. In addition, novel concepts for THz detection will be explored. WP5 will perform device modelling, optimization and validation. To secure strategic relevance and ensure that project objectives are met, a steering group involving an industrial advisory board will be formed. The overall outcome is a new graphene-based concept for THz-electronics and a strengthened position for national research on graphene-based micro and nanoelectronics.
Popular science description
Vi kommer att utveckla nyckelkompetens inom grafénbaserad nanoelektronik med fokus på THz-teknologi. Grafén, ett monolager av grafit, har unika elektroniska egenskaper och besitter en oerhörd potential som material i elektroniska komponenter. Globalt sett drog en intensiv forskningsaktivitet igång 2004, då grafén demonstrerades i laboratoriemiljö. Dess elektronmobilitet är exceptionellt hög och möjliggör ultrasnabba elektroniska komponenter. På Chalmers finns ett antal grupper som var för sig har verksamhet inom grafénbaserad nanoelektronik. Inom detta projekt kommer vi att gemensamt arbeta för att modellera, utforma och bygga grafénbaserade fälteffekttransistorer (G-FET) och THz detektorer. Projektet består av fem arbetsinitiativ vilka kommer att löpa parallellt med ett intensivt utbyte av kunskap och erfarenheter sinsemellan. De två första kommer att arbeta med förbättringar av nuvarande fabrikationsmetoder för grafén, dels genom att utveckla epitaxiella tekniker och dels genom att förbättra exfolieringstekniken, en lager-för-lager avskalning av grafit. Det tredje initiativet kommer att bygga en G-FET och mäta dess dc-karakteristik. En demonstrator G-FET med arbetsfrekvenser i THz-området samt nya koncept för THz-detektion kommer att utvecklas i det fjärde initiativet. Det femte initiativet kommer att arbeta med modellering, optimering och validering av komponentkandidater. För att säkerställa den strategiska relevansen kommer vi att bilda en styrgrupp med ett råd av industrirepresentanter. Resultaten av detta projekt är ett nytt grafénbaserat koncept för THz-teknik och en stärkt kompetens inom ett för Sverige strategiskt viktigt område.