Da IBM un mixer RF in grafene

Un gruppo di ricercatori IBM ha pubblicato sulla rivista Science il risultato di uno studio che ha dimostrato la possibilità di realizzare un circuito impiegando un wafer di grafene, con la realizzazione di un prototipo di mixer a banda larga capace di operare a frequenze fino a 10 GHz.

Si tratta di un circuito integrato analogico destinato alle comunicazioni wireless che ha le potenzialità di migliorare le prestazioni degli attuali dispositivi wireless e apre la strada ad una nuova serie di applicazioni. I mixer sono infatti componenti fondamentali di molti sistemi di comunicazione elettronici.

Il circuito è stato realizzato grazie all'abbinamento di transistor in grafene e di una coppia di induttori che sono stati integrati su un wafer di carburo di silicio (SiC) opportunamente trattato in maniera tale che sulla superficie del wafer il grafene possa formare strati uniformi. Il processo di fabbricazione prevede quattro strati di metallo e due stradi di ossido, per formare transistor in grafene, induttori e interconnessioni on chip.

Il circuito funziona come un miscelatore di frequenze a banda larga, che produce segnali di uscita con frequenze miste (somma e differenza) dei segnali di ingresso. Il circuito integrato in grafene ha dimostrato la capacità di miscelare frequenze fino a 10 GHz ed una eccellente stabilità termica fino a 125 °C.

I risultati ottenuti da IBM segnano un passo importante nell'ambito della ricerca sul grafene dal momento che in precedenza sono state riscontrate particolari difficoltà nel far aderire la pellicola di grafene ai metalli ed agli ossidi per via dell'assenza di processi di fabbricazione affidabili in grado di realizzare in modo riproducibile circuiti e dispositivi.

Lo schema di produzione messo a punto da IBM è applicabile anche ad altri tipi di elementi basati sul grafene, come ad esempio pellicole ottenute tramite deposizione chimica in fase di vapore (CVD), ed è inoltre compatibile con la tecniche di litografia ottica che consentono di ridurre i costi di produzione e di incrementare i volumi.