Nederst vises hele den integrerte kretsen, inkludert kontaktpunkter. Øverst vises grafen-transistoren. (Bilde: IBM)

IBM med lynrask krets i karbon

Kan åpne for betydelig bedre kommunikasjonsutstyr.

Forskere ved IBM Research har utviklet det selskapet mener vil være en viktig byggestein i framtidige, trådløse enheter, nemlig en analog, bredbånds frekvensmikser som kan operere ved frekvenser på opptil 10 gigahertz. Kretsen skal opptre stabilt opp til 125° C.

Dette skal være den første integrerte kretsen som er laget av grafen i wafer-størrelse. IBM mener at den vil åpne opp for et nytt sett med bruksområder.

Dersom den benyttes sammen med dagens konvensjonelle frekvenser, vil signalene til mobiltelefoner og annet radiobasert kommunikasjonsutstyr kunne forbedres, slik at de potensielt fungerer på steder hvor de ikke fungerer i dag.

Ved mye høyere frekvenser kan brikken ifølge IBM gjøre det mulig for militær og medisinsk personell å oppdage skjulte våpen eller å utføre medisinsk bildebehandling uten farene ved røntgenstråling.

Grafen består av et lag med karbonatomer som danner et bikakelignende mønster.
Grafen består av et lag med karbonatomer som danner et bikakelignende mønster. Bilde: Chris Ewels

Grafen består av et enkelt lag med karbonatomer som er pakke i en bikubestrukur. Det har svært gode elektriske, optiske, mekaniske og termiske egenskaper, men gir samtidig forskerne betydelige utfordringer.

Mens man tidligere har laget grafenbaserte transistorer med en cut-off-frekvens på i alle fall 300 GHz, så har man først nå greid å integrere en slik transistor med andre komponenter i en enkelt brikke. Problemene har ifølge IBM først og fremst vært knyttet til at grafen i liten grad heftes til metaller og oksider.

Den nye, integrerte kretsen består av en grafentransistor og et par med induktorer som er integrert i en silisiumkarbid-wafer (SiC). Med denne har IBMs forskere overvunnet designhindringene ved utvikle produksjonsprosedyrer i waferskala som opprettholder grafenkvaliteten og samtidig tillater at grafen integreres med andre komponenter i en kompleks krets.

Grafen som er brukt i dette forsøket er syntetisert ved hjelp av termisk avspenning av SiC-wafere for å danne uniforme grafenlag på overflaten av silisiumkarbiden. Dette skjer ved 1300° C. Men ifølge NYTimes.com ser IBM allerede etter nye måter å lage grafen på, siden SiC-waferne er temmelig kostbare.

Fremstillingen av grafenkretser involverer fire metallag og to lag med oksid for å danne grafentransitorer med topport, samt induktorer og ledere.

Nederst vises hele den integrerte kretsen, inkludert kontaktpunkter. Øverst vises grafen-transistoren.
Nederst vises hele den integrerte kretsen, inkludert kontaktpunkter. Øverst vises grafen-transistoren. Bilde: IBM

    Les også:

Til toppen