IBM bouwt snelle chip met grafeen

Met zo'n mengschakeling, die analoog werkt, is het mogelijk om zeer exact een bepaalde frequentie op te wekken. Die kan dan gebruikt worden voor het plegen van mobiele communicatie. Doordat de frequentie ter plekke wordt opgewekt, is het eenvoudig mogelijk om van kanaal te wisselen. De hedendaagse mobiele devices maken daar veel gebruik van.

Mobiele telefoons werken tegenwoordig op een relatief lage frequentie (0,9 dan wel 1,8 gigahertz). Met de nieuwe chiptechniek kunnen die frequenties aanzienlijk worden verhoogd. Ook kunnen de chips worden gebruikt in allerlei meetapparatuur die met hoge frequenties werkt, te denken valt aan detectie-apparatuur op luchthavens.

Weg met veel hindernissen
Het combineren van grafeen en standaard siliciumschakelingen bleek een ingewikkelde opgave, die de ingenieurs behoorlijk wat hoofdbrekens heeft gekost. Grafeen hecht zich maar moeilijk aan metalen, zodat het aansluiten van elektrische verbindingen niet eenvoudig is. Ook is de 'bonding' tussen grafeen en oxides geen gemakkelijke zaak, waardoor de aansluiting tussen een grafeenlaag en een schakeling problematisch is. Derde struikelblok is, dat het maken van een uniforme grafeenlaag veel aandacht vraagt.

Geld gekregen van de overheid
IBM heeft de nieuwe chip ontwikkeld binnen het zogeheten CERA-project (Carbon Electrics for RF Applications). Dit is een onderzoeksproject dat is gefinancierd door Darpa, de ontwikkelpoot van het Amerikaanse ministerie van defensie. Er is gebruik gemaakt van een nieuwe techniek, namelijk het uitgloeien van een substraat dat bestaat uit siliciumcarbide (SiC). Dit is toegepast op complete wafers van dit materiaal en de techniek blijkt in de praktijk een aanzienlijke yield op te leveren. De zo gemaakte grafeenlaag wordt vervolgens bedekt met zes andere lagen, waarna een compleet werkend circuit is ontstaan.

Behoorlijke eigenschappen
De zo gemaakte chips kunnen tegen een stootje. Het frequentiebereik is zeer hoog, maar ook de mechanische eigenschappen zijn riant. Zo werken de chips nog bij een temperatuur van 125 graden Celcius. De opgewekte frequenties zijn bij die hoge temperaturen even stabiel als bij lagere temperaturen. IBM heeft naast deze chip ook losse transistoren gemaakt met dezelfde techniek. Deze onderdelen zijn geschikt voor frequenties van minimaal 100 GHz. Er zijn zelfs exemplaren getest die het uithielden tot 155 gigahertz.