افزایش سرعت الکترونیک آینده با ترکیب‌کننده گرافنی
 پژوهشگران دانشگاه صنعتی چالمرز در سوئد، برای اولین بار یک ترکیب‌کننده FET گرافنی زیرهارمونیکی بدیع را در فرکانس‌های میکروموج به نمایش گذاشتند. این ترکیب‌کننده فرصت‌های جدیدی در الکترونیک آینده ایجاد می‌کند زیرا امکان فناوری مدارهای متراکم را مهیا می‌کند، قابلیت رسیدن به فرکانس های بالا را دارد و با فناوری سیلیکون اجتماع پذیر است.
یک ترکیب‌کننده – افزاره‌ای که دو یا چند سیگنال الکترونیکی را ترکیب کرده و به یک یا دو سیگنال مرکب خروجی تبدیل می کنند - آجربنای کلیدی در تمام سیستم‌های الکترونیکی است. کاربردهای آینده در فرکانس‌های تتراهرتز مانند سیستم‌های راداری در امنیت و سلامت، ستاره‌شناسی رادیویی، پایش فرآیندی و پایش محیطی نیازمند آرایه‌های بزرگی از ترکیب‌کننده‌ها جهت تصویربرداری پروضوح و داده‌گیری پرسرعت خواهند بود. چنین آرایه‌های ترکیب‌کننده یا گیرنده‌های چندپیکسلی به نوع جدیدی از افزاره‌ها که نه فقط حساس باشند، بلکه کم مصرف و متراکم نیز باشند، نیاز دارند.
تصویر شماتیکی از یک ترکیب‌کننده FET گرافنی زیرهارمونیکی. سیگنال‌های LO و RF به ترتیب به پایانه‌های درگاه و خروجی تزریق می‌شوند و سیگنال IF از پایانه خروجی استحصال می شود.
توانایی موجود در گرافن در سوئیچ بین انتقال حامل‌های بار الکترونی و حفره‌ای از طریق اثر میدانی، فرصت منحصربه فردی برای کاربردهای ICهای RF ایجاد می‌کند. به خاطر این مشخصه الکتریکی متقارن است که پژوهشگران چالمرز موفق به ساخت ترکیب‌کننده مقاومتی زیرهارمونیکی G-FET با استفاده از فقط یک ترانزیستور شدند. از اینرو، به هیچ مدار تغذیه اضافی نیاز نیست و همین کار باعث فشرده‌تر شدن مدار ترکیب‌کننده در مقایسه با ترکیب‌کننده‌های متداول می‌گردد. بعنوان یک نتیجه، این نوع جدید ترکیب‌کننده هنگام ساخته شدن به سطح ویفری کمتری نیاز دارد و می‌تواند راه را برای آرایه‌های حسگری پیشرفته مانند تصویربردای در امواج میلی‌متری و حتی امواج زیرمیلی‌متری با پیشرفت فناوری G-FET باز کند.
علاوه بر ایجاد مدارهای فشرده، این G-FET قابلیت رسیدن به فرکانس‌های بالاتر را، به خاطر سرعت بالای گرافن و این حقیقت که این ترکیب‌کننده زیرهارمونیکی فقط به نصف فرکانس نوسانگر محلی (LO) در مقایسه با یک ترکیب‌کننده ابتدایی نیاز دارد، مهیا می کند. این خاصیت به ویژه در فرکانس‌های بالا (THz)، که کمبود منابعی که توان LO کافی داشته باشند وجود دارد، جذاب خواهد بود. علاوه براین،این G-FET می‌تواند با فناوری سیلیکون مجمتمع گردد.
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی IEEE Electron Device Letters منتشر کرده‌اند.
منبع: ستاد توسعه فناوری نانو
|
|
|
|