Graphen basierte Diode ermöglicht effiziente Mikrowellendetektion
Forscher der AMO GmbH zeigen erstmals, in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen und der Universität Pisa, dass sich Metall-Isolator-Graphen (MIG) Dioden zur effizienten Detektion und Messung von Hochfrequenzsignalen bis 50 GHz eignen.
In der Hochfrequenzelektronik gehören Dioden zu den wichtigsten Bauteilen und werden insbesondere zum Empfangen von Signalen, zur Frequenzvervielfachung oder zur Energiegewinnung eingesetzt. In den letzten Jahren rückten Dünnschicht-Dioden wie Metall-Isolator-Metall (MIM) Dioden oder MIG Dioden verstärkt in den Fokus, da sich diese durch eine hohe Leistungsfähigkeit, kostengünstige Herstellung und hervorragende Hochfrequenzeigenschaften auszeichnen. Diese Dioden finden mittlerweile in der Displaytechnologie Ihren Einsatz, wobei durch die verwendete Dünnschichttechnologie die Dioden auch für die flexible Elektronik hervorragend geeignet sind.
Die in dieser Arbeit verwendeten Dioden wurden mit der bei der AMO GmbH entwickelten Dünnschichttechnologie für Graphen-basierte Bauteile hergestellt und verwenden großflächig gewachsenes CVD-Graphen sowie mittels Atomlagendeposition abgeschiedenes TiO2. Die Dioden zeigen hervorragende statische Kenngrößen, welche deutlich höher als in konventionellen MIM Dioden sind. In diesen Dioden wurde erstmals die Hochfrequenzdetektion bei 2.4 GHz und bei 50 GHz gezeigt, wobei eine extrinsische Sensitivität von bis zu 2.8V/W gemessen wurde. Durch diese hervorragenden DC und RF Kenngrößen sind die hier vorgestellten MIG Dioden prädestiniert für einen Einsatz im Bereich der Dünnschichttechnologie sowie für Anwendung in 5G Mobilfunktechnik.
Die Arbeit welche zu diesen Ergebnissen führte wurde sowohl durch die Europäische Kommission im Rahmen der Projekte Graphen Flaggschiff und Spinograph, sowie durch die Deutsche Forschungsgesellschaft finanziell unterstützt.
Quelle: Mehrdad Shaygan, Zhenxing Wang, Mohamed Saeed Elsayed, Martin Otto, Giuseppe Iannaccone, Ahmed Hamed Ghareeb, Gianluca Fiori, Renato Negra, Daniel Neumaier
“High performance metal-insulator-graphene diodes for radio frequency power detection application”
Nanoscale, 2017, DOI: 10.1039/C7NR02793A
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2017/NR/C7NR02793A
