IBM tiên phong phát triển mạch tích hợp trên graphene

Một ngày kia, mạch graphene của IBM có thể cung cấp cơ sở cho các thiết bị không dây an toàn, màn hình chi phí thấp...

IBM khẳng định đã chế tạo được mạch tích hợp dựa trên graphene đầu tiên, sử dụng nhiều kỹ thuật tương tự các kỹ thuật đang được dùng để tạo ra các mạch silicon. Một ngày kia, kỹ thuật này có thể được sử dụng để sản xuất những thiết bị liên lạc không dây tốt hơn và các màn hình giá “mềm”.

"Chúng tôi đã làm việc trên các transistor graphene có tần số cao trong một thời gian, vì vậy bước đi tự nhiên tiếp theo của chúng tôi là cố gắng chế tạo các mạch tích hợp", ông Phaedon Avouris, nhà nghiên cứu đứng đầu dự án của IBM nói. "Thách thức là làm thế nào để truyền các mạch tích hợp trên graphene, vì graphene có nhiều đặc điểm khác với những chất bán dẫn như silicon".

Các nhà nghiên cứu đã công bố kỹ thuật của họ trong tạp chí Science số ra tuần này. Dự án của IBM được sự tài trợ của Cơ quan DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) trực thuộc Bộ Quốc phòng tài trợ hoạt động.

Mạch mà IBM xây dựng là bộ trộn tần số băng thông rộng, có thể hoạt động ở những tần số lên đến 10GHz, hay 10 tỷ chu kỳ/giây. Bộ trộn có thể chuyển đổi bước sóng của tần số cao hơn thành tần số thấp hơn. Mạch này bao gồm một transistor graphene và một cặp điện cảm tích hợp trên wafer cacbua silic (SiC).

Graphene là một vật liệu siêu mỏng, bao gồm một lớp đơn nhất các nguyên tử carbon được sắp xếp trong cấu trúc tổ ong. Vật liệu này có các đặc tính điện, cơ và nhiệt tuyệt vời. Tuy nhiên, cho đến nay, rất khó khăn để nối các transistor graphene với những vật liệu khác như silicon. Kỹ thuật sản xuất vẫn còn khá thô sơ.

Những mạch có thể xử lý các bước sóng 10GHz có thể cải tiến cho một loạt thiết bị điện tử. Chúng có thể được sử dụng trong các thiết bị truyền thông không dây quân sự, cung cấp cơ sở cho truyền thông tầm ngắn, cực kỳ an toàn mà sẽ khó giải mã hơn nhiều. Trong radar, các tần số cao hơn mà graphene cung cấp có thể được sử dụng để nâng cao độ phân giải của các đối tượng đang bị theo dõi.

Và vì bản chất siêu mỏng của nó, graphene có thể được nhúng vào các tấm kính, cung cấp cơ sở cho truyền hình độ phân giải cao, chi phí thấp hoặc màn hình điện thoại giá “mềm”.