СВЧ-переключатели из графена

Ученые из Румынии и Франции утверждают, что графен можно использовать для изготовления сверхскоростных микроволновых переключателей. Эти устройства представляют недорогую альтернативу переключателям, широко используемым в коммуникационных приложениях, таких как Интернет и мобильные телефоны.

"Удивительный материал" графен является сегодня одной из самых горячих тем в области физики и материаловедения благодаря его огромному потенциалу для применения в будущих электронных устройствах. Он может быть прекрасным проводником электричества, а также очень тонким полупроводником с высокой подвижностью электронов. Эти и другие необычные физические свойства приводят к тому, что графен часто провозглашают как замену кремния в будущем.

Теперь, Мирча Драгоман (Mircea Dragoman) из IMT в Бухаресте, Румыния, Даниэла Драгоман (Daniela Dragoman) из Бухарестского университета и коллеги из CNRS-LAAS в Тулузе, Франция, показали, что графеновые хлопья могут при приложении напряжения разрешать или запрещать распространение высокочастотных электромагнитных полей вплоть до 60 ГГц. Время переключения составляет менее 1 нс – самое короткое для устройств такого типа.

Устройство представляет собой микроволновый NEMS-переключатель, который состоит из копланарного волновода и массива металлизированных листов графена над ним. Волновод изготовлен из трех золотых металлических полос, осажденных на полуизолирующей кремниевой подложке толщиной 500 мкм. Микроволны распространяются по центральной полосе, в то время как две другие служат в качестве заземляющих электродов. Графеновые хлопья удерживаются над волноводом благодаря ван-дер-ваальсовым силам, но они также могут быть присоединены с помощью металлических контактов.

Графеновый переключатель гораздо проще и эффективнее, чем переключатели, изготовленные из обычных материалов, таких как кремний. Электромагнитное поле в устройстве включается и выключается просто путем приложения напряжения смещения разной величины.