IBM claimt dat het bedrijf de eerste op grafeen gebaseerde geïntegreerde schakeling ter wereld geproduceerd heeft. Het bedrijf denkt die techniek in de toekomst te kunnen gebruiken voor de productie van superieure apparaten voor draadloze communicatie en goedkope beeldschermen. Het bedrijf maakt de schakelingen met dezelfde techniek als waar het zulke schakelingen met silicium mee maakt.

Golflengte omzetten

“We werken al een tijdje aan hoogfrequente transistoren van grafeen. We hebben daarin nu de natuurlijke stap genomen om geïntegreerde schakelingen te maken”, zegt Phaedon Avouris die het project binnen IBM leidt. “De uitdaging is vooral om geïntegreerde schakelingen in grafeen te plaatsen. Dat materiaal heeft immers andere karakteristieken dan halfgeleiders als silicum”, verduidelijkt hij tegen Computerworld.

De schakeling die ‘Big Blue’ bouwt is een frequentie mixer. Die werkt op frequentie tot 10 GHz (10 miljard schakelingen per seconde). De mixer kan een goflengte omzetten van een hoge naar een lage frequentie. Het circuit is een transistor van grafeen en een paar spoelen geïntegreerd op een wafer van siliciumcarbide.

Draadloos communiceren

Grafeen is een extreem dun en extreem sterk materiaal dat bestaat uit een enkele laag koolstofatomen in een honingraatstructuur. Het materiaal heeft zeer goede elektrische, mechanische en thermale kenmerken. Toch blijft het tot nu toe moeilijk om transistoren van grafeen samen te laten werken met ander materiaal, als silicium. Ook productietechnieken staan nog in de kinderschoenen.

Hedendaagse met silicium geproduceerde geïntegreerde schakelingen kunnen volgens Avouris slechts schalen tot een frequentie van 40 GHz. Schakelingen die een golflengte van 10 GHz aankunnen kunnen dus een breed scala van elektronische apparaten verbeteren. Zo kan het gebruikt worden voor militaire draadloze communicatiesystemen.

Ultraveilig

Het materiaal levert dan een goede basis voor ultraveilige draadloze communicatie op korte afstand die veel moeilijker te ontsleutelen is. Als radar kunnen de hogere frequenties die mogelijk zijn met grafeen gebruikt worden om de resolutie van objecten die gevolgd worden te verbeteren.

Omdat het ultradun is, kan grafeen ook geïntegreerd worden in glaspanelen. Zo kan IBM een basis leggen voor goedkope televisie- of telefoonschermen met een hoge resolutie. Naast IBM betaalt overigens ook het De Amerikaanse Defense Advance Research Projects Agency (DARPA) mee aan het onderzoek. De resultaten daarvan zijn deze week in het tijdschrift Science gepubliceerd.