Цифровой модулятор можно сделать прозрачным
 Фотография и электрическая схема разработанного учеными прозрачного гибкого устройства на основе графена. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Графен представляет собой плоский материал, в основе которого лежит двумерная гексагональная кристаллическая решетка из атомов углерода. Как показывают последние исследования, графен обладает рядом удивительных механических и электронных свойств. В частности, крайне высокая подвижность свободных носителей заряда позволяет рассматривать графен, как возможную структурную основу для создания высокопроизводительных транзисторов. Кроме того, графен прозрачен для оптических волн в широком диапазоне частот электромагнитного спектра (от видимого до среднего ИК-диапазона). Еще одно важное преимущество данного материала заключается в его высокой механической прочности в дополнение к гибкости.
Не удивительно, что при таких свойствах графен рассматривается как основной материал для производства электронных компонент будущего. Однако ранее графен всегда рассматривался в сочетании с другими материалами. В своей последней работе группа ученых из University of Michigan (США) показала, что цифровые схемы могут быть воссозданы полностью из графена без использования других структурных элементов. Ученые создали цифровой модулятор, где графен играл роль не только каналов транзисторов, но и соединителей, сопротивления нагрузки, а также электродов. Кодирование информации при помощи этого устройства осуществляется за счет уникального «амбиполярного» отклика затвора графеновых транзисторов. Это свойство в значительной степени отличает графен от «классических» полупроводников, где тип носителей заряда предопределяется за счет допинга в самом устройстве.
Как говорят сами исследователи, их разработка является важным шагом в направлении устройств для высокоскоростной передачи данных, которые могут быть интегрированы в прозрачные гибкие платформы. Это объясняется тем, что уже сейчас устройство способно решать основные отраслевые задачи. Большинство методов модуляции кодируют информацию, варьируя амплитуду, частоту или фазу несущего сигнала (или же сочетание этих параметров). Когда изменяется только один из этих параметров, модуляция используется для двоичного представления информации (0 или 1). За счет комбинирования двух и более «двоичных» схем можно перейти к так называемой четвертичной модуляции. Четвертичная модуляция означает, что 4 символа данных могут быть представлены двумя двоичными битами (00, 01, 10 и 11). Созданный командой ученых из США модулятор позволяет работать именно с четвертичной схемой, активно использующейся на сегодняшний день, например, в телекоммуникациях (в таких стандартах, как Code Division Multiple Access - CDMA - или Long Term Evolution - LTE).
Кроме того, разработанное устройство выделяется на фоне создававшихся ранее схем на основе графена, поскольку все они размещались на поверхности жестких кристаллических материалов (например, кремния), т.е. не могли использоваться в гибкой электронике. А в данном случае за счет использования амбиполярности графеновой электроники, четвертичную модуляцию ученые осуществляют с использованием всего лишь двух транзисторов.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications. В ближайшем будущем команда планирует улучшить характеристики своего устройства, чтобы функционировало на гигагерцовых частотах.
Также по теме:
- Графен узлучает в инфракрасном диапазоне
- Наномембраны из кремния могут обеспечить восстановление утраченной чувствительности пальцев и множество интересных дополнительных функций
- Приграничные дефекты влияют на механические свойства графена
- Разработана методика создания качественных трехмерных структур из двумерного «сырья»
- Свойствами графена можно управлять при помощи механики
Источники: