Цифровые чипы на основе графена смогут работать, используя свет вместо электрического тока

Благодаря достижениям в области оптоволоконных оптических коммуникаций большая часть информации, которую вы получаете и посылаете со своего компьютера, передается с помощью лучей света. Но крайне неэффективным является то, что большинство электронных чипов работают не со светом, а с электрическими сигналами, что вызывает необходимость преобразования электрических сигналов в световые сигналы, и наоборот. И теперь, благодаря ученым, раскрывающим огромный потенциал графена, формы углерода одноатомной толщины, вышеупомянутые преобразования можно стало делать с высокой скоростью и эффективностью, что позволит использовать световые сигналы для обмена данными даже в пределах кристалла одного чипа.


Трое исследователей из Массачусетского технологического института, Колумбийского университета и Исследовательского центра компании IBM имени Уотсона опубликовали в журнале Nature Photonics статью, описывающую разработанную технологию, которая, благодаря использованию электрических и фотоэлектрических свойств графена, позволит передавать данные с помощью света в переделах кристалла одного чипа. Структура разработанного графенового фоточувствительного элемента показана на приведенном ниже рисунке, слой графена, как несложно догадаться, показан сеткой с шестиугольными ячейками, располагается сверху кремниевого волновода-световода, который выделен фиолетовым цветом, между двумя электродами, показанными золотистым цветом. Все без исключения электроны, высвобожденные под воздействием фотонов света в графене, будут преобразованы в электрический ток, а высокие электрические характеристики графена обуславливают то, что получившийся фотоэлектрический преобразователь обладает высокой эффективностью и потрясающими скоростными характеристиками. Помимо этого, структура таких преобразователей производится с помощью традиционных технологий изготовления полупроводниковых приборов и конечная стоимость таких графеновых чипов не будет превышать стоимости обычных чипов.

Эти структуры, так называемые графеновые фотодатчики, могут использоваться в самых различных целях, внутри чипов и снаружи, обеспечивая коммуникации между различными узлами компьютеров. Команде ученых из Венского Технологического университета (Vienna University of Technology), возглавляемой Томасом Мюллером (Thomas Muller), также удалось объединить графеновые фотодатчики собственной конструкции с элементами структуры кремниевых чипов. "На свете существует множество материалов, способных преобразовывать световые сигналы в электрические, но графен делает это эффективнее и быстрее всех остальных" - объясняет Томас Мюллер в пресс-релизе, - "Новые технологии оптических коммуникаций становятся важными не только для передачи данных на большие расстояния, в скором будущем с их помощью будет производиться всеь обмен данными в пределах компьютера и в пределах кристаллов отдельных чипов".

Все вышесказанное указывает на то, что время цифровых графеновых чипов неуклонно приближается, и исследования, производимые многими независимыми группами ученых вскоре сделают возможным скачек из исследовательских лабораторий до фабрик, производящих полупроводниковые чипы.