студия дизайна

Компания IBM объявила о создании первой интегральной микросхемы на базе графеновых транзисторов. Сами специалисты компании IBM называют это естественным переходом от базовых электронных элементов на базе такого перспективного материала, как графен. Напомним, графен - это особая форма углерода, в которой атомы располагаются в виде гексагональной решетки толщиной в один атом.

На данный момент графеновые микросхемы существуют лишь в исследовательских лабораториях, однако свойства графена таковы, что в недалеком будущем именно графен может стать основным материалом для создания беспроводных устройств с невероятными сегодня характеристиками, а также для более дешевых дисплеев. Как рассказал научный сотрудник IBM Фаэдон Авурис (Phaedon Avouris), возглавивший исследования по созданию интегральных микросхем из графена, давняя работа над высокочастотными транзисторами из углеродных пленок плавно перетекла в работу над созданием более сложных конструкций. Главной проблемой стало размещение базовых элементов на углеродной пленке, которая имеет совсем другие свойства по сравнению с привычными сегодня подложками из кристаллического и поликристаллического кремния.

Отчет исследователей о первых образцах графеновых микросхем опубликован в достаточно авторитетном научном журнале Science. Согласно материалам статьи, ученым удалось построить из графена широкополосный смеситель частот, который может работать на частотах вплоть до 10 гигагерц, то есть 10 миллиардов циклов в секунду. Этот смеситель может конвертировать сигнал более высокой частоты в сигнал с пониженной частотой. Все устройство состоит из графенового транзистора и пары конденсаторов, интегрированных на подложке из карбида кремния (SiC).

Графен, как материал, имеет превосходные свойства для создания электроники, в том числе электрические, механические и термические. Тем не менее, до сих пор было почти невозможно интегрировать графеновые транзисторы с другими полупроводниковыми материалами, включая кремний. Технологии серийного производства графеновой электроники тоже пока пребывают в зачаточной стадии.

Современные кремниевые микросхемы теоретически способны поддерживать рабочие частоты до 4 гигагерц, так что новая углеродная электроника с частотой 10 ГГц должна серьезно увеличить способности электронных устройств. Такие микросхемы могут использоваться в военной технике, создавая базу для более защищенных коммуникаций на малых расстояниях, устойчивых к дешифрации. В радиолокации повышенные рабочие частоты графеновой электроники помогут увеличить разрешение отслеживаемых объектов. Кроме того, сверхтонкие слои графена можно легко встроить в стеклянные панели, формируя основу для нового поколения дисплеев – недорогих и обладающих гораздо более высоким разрешением, чем современные модели. Сами авторы первой графеновой микросхемы отмечают, что не ждут массового применения своих разработок в ближайшие 5-10 лет.

Стоит заметить, что создание графеновых микросхем, как и многие другие работы в исследовании графена, частично финансируются национальным агентством США по перспективным оборонным разработкам DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). Подробнее о новом шаге в использовании графена для создания сложных высокочастотных электронных компонентов можно прочитать в обзорах на сайтах ComputerWorld и MIT Technology Review.