IBM-onderzoekers hebben ’s werelds meest geavanceerde compleet functionele geïntegreerde schakeling gebouwd van wafer-geschaald grafeen.
Grafeen – een kristallijne vorm van koolstof verpakt in een honingraatstructuur – draagt het potentieel met zich mee om huidige draadloze apparaten te verbeteren door het piepklein beetje koolstof te gaan gebruiken als materiaal in radiocommunicatie-componenten – in het hart van de apparaten – en ze kleiner en minder duur te vervaardigen dan wat nu mogelijk is met de huidig gebruikte materialen.
De mechanische, elektrische, optische en thermische eigenschappen schuiven het koolstofvel naar voor als toekomstig basismateriaal voor het gebruik in draadloze of RF communicatie.
Technologie-reus IBM kon een belangrijke stap zetten in de toekomst naar koolstofgebaseerde microchip technologie door het ontwerpen en testen van wat misschien wel de meest geavanceerde grafeen-chip op dit ogenblik kan zijn.
In een IBM onderzoeksartikel gepubliceerd op donderdag in Nature Communications omschreef Big Blue hoe een grafeen-gebaseerde ontvanger als geïntegreerde schakeling met succes de letters “IBM” van een 4.3GHz radio-uitzending wist te extracteren.
Door het grafeen pas toe te voegen nadat de onderliggende silicium chip al is ingebouwd – in plaats van de bouw van de chip rond het grafeen te promoten – kregen de onderzoekers een manier uitgedokterd om een vaak voorkomend probleem inzake de productie opgelost en zo de chip niet langer te beschadigen tijdens het productieproces waardoor het vele eigenschappen moest inleveren.
Het resultaat is een geïntegreerd circuit dat grafeen transistoren (GFET of graphene field-effect transistors) combineert met andere componenten gebruikt in de radiocommunicatie.
De aanpak om de chip te creëren sluit nauw aan bij traditionele silicium CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) technologie inzake productie van chips, wat het waarschijnlijker maakt dat de radiofrequentie technologie geïntegreerd kan worden met andere rekenfuncties.
IBM kon de grafeen-gebaseerde ontvanger met succes toepassen en een digitale transmissie over een 4.3GHz radiofrequentie laten verwerken.
De boodschap die werd overgedragen bestond uit de cijfers: “01001001”, “01000010” en “01001101” – een binaire encodering van de letters “IBM”.
De datasnelheid met de test-chip was 20 megabits per seconde, kondigde IBM aan – maar dat werd beperkt door de testapparatuur, niet de grafeen gebaseerde ontvanger zelf, terwijl de grafeen gebaseerde ontvanger gebouwd is op een chip met een oppervlakte van 0,6 vierkante millimeter.
“Dit is de eerste keer dat iemand grafeen apparaten en circuits heeft aangetoond die moderne draadloze communicatie functies – vergelijkbaar met die van silicium technologie – wist uit te voeren”, vertelde Supratik Guha, directeur van Fysische Wetenschappen, IBM Research.
Mede daarom is de doorbraak een belangrijke mijlpaal voor het Graphene Open Manufacturing programma, gefinancierd door DARPA.
Bron: news.cnet.com
Foto: Credit IBM