211service.com
Ātrāka mobilā tālruņa shēma
IBM pētnieki ir izgatavojuši ātrākās integrētās shēmas no grafēna — materiāla, kas sola daudz ātrākus komponentus, nekā pieļauj silīcijs, bet ar kuru ir izrādījies grūti strādāt.
Grafēna ķēde: Tas vienā mikroshēmā integrē grafēna tranzistoru (sarkanajā lodziņā) ar diviem citiem elementiem, ko sauc par induktoriem. Melnās ierīces attēla sānos un augšpusē ir elektriskās zondes.
Komanda parādīja, ka grafēnu var izmantot, lai izveidotu ātrākas, energoefektīvākas shēmas, kas apstrādā un ģenerē radiosignālus mobilajos tālruņos un citās bezvadu ierīcēs. Viņi to darīja, izmantojot esošās ražošanas metodes, liekot domāt, ka viņu dizaini varētu būt pietiekami pieejami, lai tos varētu komercializēt.
Tas ir patiešām aizraujošs darbs, un tas norāda uz strauji tuvojošos grafēna elektronikas nākotni, saka Džeimsa tūre , ķīmijas un datorzinātņu profesors Raisa Universitātē Hjūstonā, Teksasā, kurš nebija iesaistīts darbā.
Grafēns, viena atoma biezs oglekļa atomu tīkls, vada elektronus daudz ātrāk nekā silīcijs. Tā elektroniskās īpašības ir tādas, ka tās lielākais solījums nav mikroprocesoros atrodamajām digitālajām loģiskajām shēmām, bet gan ātrai analogajai elektronikai, piemēram, tām, ko ražo IBM komanda.
Pētnieki pirmo reizi demonstrēja grafēna elektrisko solījumu 2004. gadā, taču kopš tā laika inženieriem ir grūti izveidot grafēna shēmas, izmantojot esošās ražošanas tehnoloģijas. Līdz šim pētnieki ir izgatavojuši grafēna tranzistorus, kas var darboties ar ātrumu 300 gigaherci, kas nozīmē, ka tie ieslēdzas un izslēdzas 300 miljardus reižu sekundē, trīsdesmit reizes ātrāk nekā labākie silīcija tranzistori.
Lai izveidotu integrētās shēmas, IBM pētniekiem bija jāapvieno savi grafēna tranzistori ar citiem materiāliem, kas ir izaicinājums divu iemeslu dēļ. Pirmkārt, kad grafēna tranzistori ir novietoti pārāk tuvu noteiktiem metāliem, tranzistora veiktspēja pasliktinās. Otrkārt, grafēna tranzistoru un citu elementu ievietošana vienā mikroshēmā ir sarežģīta. Šodien žurnālā Zinātne IBM pētnieki ziņo par metodēm grafēna integrālo shēmu izgatavošanai uz atsevišķām mikroshēmām, izmantojot esošās metodes.
IBM grupa izveidoja ķēdes veidu, ko sauc par frekvences maisītāju, apvienojot vienu grafēna tranzistoru un divas metāla ierīces, ko sauc par induktoriem. Frekvenču maisītājs ir viens no analogās elektronikas un jo īpaši bezvadu sakaru pamatelementiem, saka IBM pētnieks Yu-Ming Lin. Šīs ierīces izmanto mobilajos tālruņos, lai pārveidotu radio signālu, ko izmanto informācijas pārraidīšanai, citā signālā frekvenču diapazonā, ko cilvēka auss dzird. Tas tiek panākts, sajaucot radio signālu ar atsauces signālu.
Iepriekš grafēna apvienošana ar citiem materiāliem ir samazinājusi iegūtās elektronikas ātrumu. IBM grupa to novērsa, pārliecinoties, ka citi materiāli kaitīgā veidā nesaskaras ar grafēnu. Viņi izveidoja grafēna tranzistoru blokus uz silīcija karbīda vafeļu virsmas, kas pārklātas ar grafēnu. Pēc tam tie iegravēja papildu grafēnu, kas ieskauj tranzistorus, atstājot skaidru virsmu, pie kuras metāla induktoriem bija vieglāk pieķerties. Nodrošinot atdalīšanu starp grafēna tranzistoriem un metāla induktoriem, tika novērsta arī tranzistora elektrisko īpašību pasliktināšanās.
Iegūtās shēmas darbojas ar 10 gigahercu frekvenci, kas ir daudz ātrāk nekā iepriekšējās grafēna shēmas. Lins atzīst, ka tie ir mazāk uzticami nekā vismodernākie silīcija frekvenču maisītāji, taču saka, ka viņi plāno drīzumā novērst šo plaisu.
IBM pētnieki plāno tos izgatavot desmitiem, nevis simtiem nanometru mērogā. Tie viegli var būt desmit reizes mazāki, kas mums palīdzētu pārspēt rekordu, saka Lins. Mēs neesam redzējuši grafēna ierīču ierobežojumus ātruma ziņā - mēs domājam, ka tās var iekļūt terahercu diapazonā.
Nākamais solis ir uzlabot ķēžu uzticamību, saka Xiangfeng Duan , ķīmijas profesors Kalifornijas Universitātē Losandželosā. Viņš atzīmē, ka signāls otrā galā iznāk vājāks. Tranzistoru uzlabošana palīdzēs uzlabot ķēdes veiktspēju.
IBM grupa strādā pie šīs problēmas un izstrādā sarežģītākas grafēna integrālās shēmas. Lin saka, ka metode, ko izmanto frekvences maisītāja shēmām, darbosies arī cita veida shēmās. Viņš saka, ka šis ir pirmais solis ceļā uz jaunu potenciāla līmeni. Iespējams, mēs neredzēsim grafēna patieso ietekmi vēl piecus līdz desmit gadus.