Электроны очень быстро проходят сквозь ячеистую сверхтонкую структуру графена, что обеспечивает значительно более высокую эффективность и малую энергоемкость компонентов приемопередатчиковВооружившись достижениями в области нанотехнологий, исследователи корпорации IBM приступили к созданию нового поколения беспроводных приемопередатчиков, которые будут обладать гораздо более высокой чувствительностью по сравнению с компонентами современных сотовых телефонов. Кроме того, их производство можно будет удешевить за счет применения менее дорогих материалов. Огорчает лишь то, что в ближайшие пять — а может, и десять — лет новые разработки вряд ли попадут в руки потребителей.

Исследователи, работа которых спонсируется Агентством перспективных оборонных исследований Министерства обороны США (DARPA), продемонстрировали прототипы транзисторов, изготовленных из нового материала — графена. Он представляет собой разновидность графита, единственный слой атомов которого имеет ячеистую структуру.

«Благодаря подобной структуре электроны очень быстро проходят сквозь графен, обеспечивая значительно более высокую эффективность работы устройства по сравнению с существующими приемопередатчиками, выполненными из других материалов», — сообщил Ю Мин Линь, исследователь IBM.

Прототипы графеновых транзисторов работают на частоте 26 ГГц. Длина затвора такого транзистора составляет 150 нм. Исследователи намерены уменьшить длину затвора до 50 нм, что позволит вывести частоту на уровень, превышающий 1 ТГц.

Указанные частоты значительно превосходят характеристики сегодняшних сотовых сетей. Компоненты, работающие в таком частотном диапазоне, могут найти применение в медицинской и военной сфере, например, в качестве невидимого оружия или средства получения медицинских снимков без использования вредоносных рентгеновских лучей.

При изготовлении высокочастотной радиоаппаратуры используется целый ряд специальных материалов, в том числе арсенид галлия, германий и фосфид индия. Графен представляет собой более дешевую альтернативу этим соединениям. Кроме того, изготовленные из него компоненты работают на увеличенных частотах. Фактически новый материал представляет собой двухмерную углеродную субстанцию, которую Линь сравнил с развернутой нанотрубкой.

В настоящее время приемопередатчики изготавливаются по технологии КМОП и интегрируются на одном кристалле с другими элементами. Это позволяет снижать себестоимость как за счет интеграции, так и за счет организации массового производства микросхем. При наличии такой мощной конкурирующей производственной технологии графеновые компоненты вряд ли появятся на рынке раньше, чем через десять лет.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF