About / Advertise
Anders Sjölund
Kan grafen nå THz-frekvenser?
I mitten av mars ägde konferensen GigaHertz rum i Göteborg. Nya landvinningar inom höghastighetselektronik presenterades inför cirka 200 deltagare från högskola och industri. Passiva och aktiva övervakningssystem nära THz-frekvenser beskrevs. En ny transistor för mikrovågsfrekvenser med hög uteffekt presenterades av forskare i Uppsala. Det intressantaste föredraget var dock en presentation av professor Frank Schwierz från Ilmenau Technical University i Tyskland, som analyserat egenskaperna hos grafen som högfrekvenselektronik.Det har blivit en explosion i antalet publicerade artiklar om grafen för höghastighetselektronik under de senaste åren. Grafens mobilitet är uppmätt till 200 000 cm2/Vs vilket är 100 gånger snabbare än kisel. Det skulle ge möjlighet till transistorer med THz-hastighet. I många artiklar beskrivs grafen som ett revolutionerande material för framtidens datorer.
Men vad är sant? Professor Schwierz har gått igenom ett stort antal forskningsartiklar om grafen som höghastighetselektronik. Fmax, som är ett mått på den maximala frekvensen för effektförstärkning, är uppmätt till under 100 GHz för grafen medan den är uppåt 1000 GHz för InP. Orsaken till detta är att den höga mobiliteten hos grafen starkt påverkas av bärarmaterialet och blir i praktiken 30 000 cm2/Vs. Dessutom saknar grafen bandgap och är därför en ledare, inte en halvledare.
Schwierz slutsats är att grafen inte är konkurrenskraftigt med andra höghastighetsmaterial som InAs, GaAa och InP. En forskare vid konferensen nämnde att grafen som höghastighetselektronik är en ”hype”. Grafen kan däremot användas för andra tillämpningar som böjbar elektronik och sensorer.
Nyligen har EU startat ett projekt kallat Graphene Flagship med en budget på tio miljarder kronor på tio år. Chalmers leder projektet som har elva delprojekt varav ett inom höghastighetselektronik. Andra delprojekt är sensorer och energi. I projektbeskrivningen för Graphene Flagship står ”we expect graphene devices to break the 1 THz barrier in a matter of a few years”. Det är ett orealistiskt mål om professor Schwierz har rätt.
Det är viktigt att brett forska kring ny teknik och att undersöka de tekniska möjligheterna för nya tillämpningar. Det får dock inte bli så att man inte kritiskt granskar realismen hos ny visionär teknik.
Anders Sjölund
Tidigare verksam vid Nutek och Stiftelsen för Strategisk Forskning
Tidigare verksam vid Nutek och Stiftelsen för Strategisk Forskning
