IBM研究中心公開(kāi)了首款通過(guò)晶圓尺寸石墨烯制造出的集成電路，并展示了頻率高達(dá)10GHz的寬帶混頻器。這款模擬集成電路有一個(gè)石墨烯晶體管和一對(duì)整合在碳化硅晶圓上的電感器構(gòu)成，以無(wú)線通信應(yīng)用為目標(biāo)。
該集成電路像寬帶混頻器一樣工作，混合(和或差)輸入信號(hào)后產(chǎn)生輸出信號(hào)。混頻器是很多電子通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)元器件。研究人員表示該石墨烯集成電路混頻最多可以達(dá)到10GHz并且熱穩(wěn)定性非常好，可以承受125攝氏度的高溫。IBM研究團(tuán)隊(duì)表示碳化硅晶圓所取得的進(jìn)展實(shí)現(xiàn)了晶圓尺寸的石墨烯生產(chǎn)流程，克服了設(shè)計(jì)限制，在保持石墨烯質(zhì)量的同時(shí)能夠?qū)⑺鼈兗蛇M(jìn)復(fù)雜的電路。
“很多納米技術(shù)突破集中在解決傳統(tǒng)硅處理器的短期缺陷上，而這次創(chuàng)新的研究對(duì)于克服設(shè)計(jì)障礙來(lái)說(shuō)是一次里程碑。它通過(guò)新材料帶來(lái)硅半導(dǎo)體所無(wú)法提供的獨(dú)特功能”，IBM研究中心的一位研究人員如此說(shuō)道。
研究人員通過(guò)對(duì)碳化硅晶圓進(jìn)行熱退火在碳化硅表面形成均勻的石墨烯層，以此合成石墨烯。石墨烯電路的生產(chǎn)需要通過(guò)四層金屬和兩層氧化物組成頂柵結(jié)構(gòu)的石墨烯晶體管、片上電感器和互連。IBM研究中心開(kāi)發(fā)的這種生產(chǎn)方案也可以用于其它類(lèi)型的石墨烯材料，包括將化學(xué)氣相淀積(CVD)石墨烯膜合成在金屬膜之上、也可用于光學(xué)光刻以改善成本和產(chǎn)能。
該研究組此前曾展示過(guò)獨(dú)立的石墨烯晶體管，外延石墨烯和化學(xué)氣相沉積石墨烯的截止頻率分別高達(dá)100GHz和155GHz，特征尺寸(柵極長(zhǎng)度)分別為240nm和40nm。新石墨烯集成電路的突破正值IBM開(kāi)始科學(xué)探索的100周年，這是IBM的一個(gè)主要里程碑也是DARPA贊助的碳電子射頻應(yīng)用(CERA)項(xiàng)目的一次突破。
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