IBM усовершенствовала графеновую интегральную схему
Исследователи IBM объявили о создании интегральной схемы, состоящей из трех транзисторов на основе графена (см. фото сверху). Встроив ее в радиоприемник прямого усиления, они смогли без искажений отправить текстовое сообщение (полученное графеновым радиоприемником, оно было переправлено на более сложное устройство со средством вывода информации, которое подтвердило отсутствие искажений).
Графен представляет собой лист атомов углерода толщиной в один атом и известен своей прочностью и электропроводимостью. Это наиболее вероятная альтернатива кремнию, который, благодаря своим полупроводниковым свойствам, в настоящее время доминирует в производстве транзисторов для микро- процессоров. Мощность микропроцессора определяется количеством размещенных на чипе транзисторов — чем их больше, тем производительнее микропроцессор. А графеновых транзисторов чип вмещает гораздо больше, чем кремниевых. Кроме того, графен пропускает электрический ток в 200 раз быстрее, чем кремний. Неудивительно, что исследователи к созданию графеновых транзисторов испытывают большой интерес.
Первую интегральную схему на основе графена IBM представила еще в 2011 году, подтвердив тем самым практическую возможность применения графена в электронике. Однако выпуск интегральных схем по той технологии отличался слишком большим выпуском брака. Это было большой проблемой, учитывая, что ничто не заменит кремний, пока не будет налажено стабильное производство в огромных количествах. С тех пор ученые IBM работали над усовершенствованием методов изготовления графена.
Предлагаемая сегодня технология предполагает добавление графена уже после того, как была собрана остальная часть схемы. Поэтому графен не подвергается воздействию производственных процессов, которые могли бы его повредить. В отличие от интегральной схемы 2011 года, в которой был один графеновый транзистор, в нынешней используется целых три.
Так интегральная схема выглядит, если смотреть на нее в сканирующий электронный микроскоп. Графеновые транзисторы расположены на лиловой пластине, обозначенной аббревиатурой GFET.
Разработчики особенно заинтересованы в использовании этой технологии в системах беспроводной связи, хотя графен может быть встроен в любую кремниевую технологию. Благодаря этому мобильные устройства получат возможность передавать данные быстрее — в сочетании с более низкими энергопотреблением и стоимостью. По словам главы руководителя физических исследований IBM Супратик Гуха (Supratik Guha), «впервые продемонстрирована пригодность графеновых устройств и схем для выполнения современных функций беспроводной связи, сравнимых с кремниевой технологией».
Одной из самых больших и нерешенных пока проблем остается снижение стоимости производства графена до уровня кремния. Команда IBM производит графен в печи по обычной технологии (она еще называется роликовой), по которой графен выращивается на фольге методом реакционного химического осаждения углеводородного сырья. Фольга помещается в печи, куда впрыскивается метан. Атомы углерода разрывают связь с водородом, оседая на фольге и образуя графен. Но было бы гораздо дешевле производить графен большими партиями при комнатной температуре. Благодаря технологии roll-to-roll (рулонное производство с использованием полимерной подложки и медной фольги, см. иллюстрацию ниже), это вскоре может стать реальностью.
Статья с описание технологии создания графеновых интегральных схем вчера была опубликована в научном журнале Nature.