Исследователи компании IBM изготовили первую интегральную схему, основанную на графене. Это достижение, говорят представители компании IBM в пресс-релизе, становится первым шагом к будущему поколению микропроцессоров, подложки которых вместо кремния будут созданы из графена. Графеновые технологии позволяют электронным устройствам работать на высоких частотах, а первое графеновое устройство – смеситель частоты на 10 ГГц, позволит медперсоналу «заглянуть» внутрь человеческого организма, не подвергая его вредному воздействию рентгеновского излучения.

Схема смесителя частоты собрана на подложке из карбида кремния и составлена из графеновых полевых транзисторов. В прошлом году эта же команда исследователей компании IBM продемонстрировала первые графеновые транзисторы, способные работать на тактовой частоте в 100 ГГц, но в этот раз они объединили такие транзисторы в полностью функционирующую схему.

Изготовленная схема представляет собой широкополосный смеситель частоты, который является одним из ключевых компонентов высокочастотных радио-устройств. С его помощью создаются радиосигналы, являющиеся суммой или разностью двух независимых входных сигналов. Смеситель IBM выполнял операции на тактовой частоте в 10 ГГц и устойчиво работал при температуре 125 градусов Цельсия. Исследователи утверждают, что подобная схема может функционировать еще быстрее, что позволит реализовать улучшенные чипы приемопередатчиков мобильных телефонов, с помощью которых телефоны будут в состоянии работать в зонах, недоступных для работы обычных мобильных телефонов.

Несколько команд ученых и инженеров работали параллельно над графеновыми транзисторами и устройствами на их основе. Оказалось, что интеграция углеродного листа, толщиной всего в один атом, с металлами и сплавами, используемыми в электронной промышленности, является весьма непростой задачей. Поэтому в новой схеме были использованы нетрадиционные для электроники материалы, такие как алюминий, золото, палладий, с помощью которых обеспечивался хороший электрический контакт схемы с графеновыми листами. Дополнительной трудностью являлось то, что листы графена легко можно было повредить во время травления элементов схемы, согласно информации, полученной от разработчиков схемы.

Для преодоления вышеописанных препятствий, ученые из исследовательского центра IBM имени Томаса Дж. Уотсона разработали совершенно новый технологический процесс. Графеновые листы были выращены прямо на подложке из карбида кремния. После этого графен был покрыт защитным полимерным покрытием, на котором была произведена гравировка необходимой топологии. После травления полимерное покрытие было удалено с помощью специального растворителя. Полученные таким образом транзисторы имели размер в 550 нанометров, а весь кристалл чипа имеет размер маленького кристалла соли.

Конечно, до появления компьютерных чипов на основе графена пройдет немалое время, за которое ученым предстоит найти решение некоторых фундаментальных проблем. Но у ученых IBM уже есть несколько идей «в рукаве», с помощью которых они собираются реализовать будущие проекты. Одним из таких козырей являются новые материалы, применение которых позволит максимально эффективно использовать превосходную удельную электрическую проводимость графена.