Laget radiomottaker med grafén

Lover godt for morgendagens, trådløse kommunikasjon.

Laget radiomottaker med grafén
Dette skråstilte, elektronmikrop-bildet viser hovedkomponentene i IBMs nye radiomottaker, inkludert den avanserte portstrukturen til én av de grafénbaserte felteffekttransistorene (GFET). Bilde: IBM Research

Karbonmaterialet grafén har mange svært gode egenskaper, noe som gjør det interessant på en rekke områder. Materialet har likevel gitt forskerne nok av utfordringer å stri med. Ikke minst gjelder det innen elektronikk. Men det gjøres stadig framskritt, slik IBM kunngjorde denne uken.

Ifølge forskeren Shu-Jen Han ved IBM Research er grafénets elektriske, optiske, mekaniske og termiske egenskaper velegnet for trådløs kommunikasjon.

– Kretser bygget av grafén kan åpne for mobile enheter – fra nettbrett til kroppsbårne – å overføre data mye raskere, på en mer kostnadseffektiv måte, enn dagens silisiumbaserte brikker. For eksempel forbruker den kretser vi har bygger for trådløse mottakere, mindre enn 20 milliwatt for å fungere. Samtidig demonstrerer den en høyere konversjonsforsterkning enn noen annen grafénbaserte RF-krets ved frekvensområder på flere gigahertz, skriver Han i et blogginnlegg.

Den ferdigprosesserte brikken.
Den ferdigprosesserte brikken. Bilde: IBM Research

Med kretsen har man lykkes med å motta og gjenskape en digital tekstmelding, «01001001», «01000010» og «01001101», som er selvfølgelig er en binærkode for «I B M», sendt over en 4,3 GHz-signal uten noen fordreining.

Allerede i 2011 demonstrerte IBM at det er mulig å lage en analog, grafénbasert integrert krets med en bredbånds frekvensmikser. Men man støtte på store vanskeligheten med å lage den integrerte kretsen uten å skade grafénflakene. Resultatet ble at graféntransistorens ytelse ble kraftig redusert.

Den grafénbaserte, integrerte kretsen under testing.
Den grafénbaserte, integrerte kretsen under testing. Bilde: IBM Research

Nå har man løst dette problemet. Ifølge Han ble det gjort ved å snu helt opp ned på flyten i konvensjonell produksjon av silisiumbaserte, integrerte kretser, slik at grafén første ble lagt til i det siste trinnet av prosessen.

– Dette resulterte i bevaring av grafénenhetens ytelse, og at grafénenheter og -kretser for første gang kan utføre moderne, trådløse kommunikasjonsfunksjoner som er sammenlignbare med silisiumteknologi, skriver Han.

Den integrerte kretsen er en flertrinns RF-mottaker som består av tre graféntransistorer, to kondensatorer, fire induksjonsspoler og to motstander. Kretsen dekker et areal på 0,6 mm og er laget i en 200 mm silisium-produksjonslinje.

    Les også: