Ett arméfinansierat projekt kan öka 5G- och mm-Wave-teknik, förbättra militär kommunikation och avkänningsutrustning.

Kolsyra, Inc., samarbetade med University of Southern California för att utveckla en kolnanorörsteknik som, för första gången, uppnått hastigheter som överstiger 100GHz i radiofrekvensapplikationer. Milstolpen överskuggar prestandan – och effektiviteten – hos traditionella radiofrekvenskomplementära metalloxidhalvledare, känd som RF-CMOS-teknik, som är allestädes närvarande i modern hemelektronik, inklusive mobiltelefoner.

"Denna milstolpe visar att kolnanorör, länge ansett vara en lovande kommunikationschipteknologi, kan leverera, " sa Dr. Joe Qiu, programansvarig, fast tillstånd och elektromagnetik vid Arméns forskningskontor. "Nästa steg är att skala den här tekniken, bevisar att det kan fungera i högvolymstillverkning. I sista hand, denna teknik kan hjälpa armén att möta sina kommunikationsbehov, radar, elektronisk krigföring och andra avkänningsapplikationer."

Forskningen publicerades i tidskriften Naturelektronik .

Arbetet, finansierat av ARO, en del av U.S. Army Combat Capabilities Development Commands Army Research Laboratory, är en del av ett teknologiöverföringsprogram för småföretag. Programmet fokuserar på förstudier som leder till prototypdemonstration av teknologi för specifika tillämpningar.

I nästan två decennier, forskare har teoretiserat att kolnanorör skulle vara väl lämpade som en högfrekvent transistorteknologi på grund av dess unika endimensionella elektrontransportegenskaper. Den tekniska utmaningen har varit att sätta ihop de högrena halvledande nanorören till tätt inriktade arrayer och skapa en fungerande enhet av nanomaterialet.

Kolsyra, en venture-backed start-up, och USC, lyckades övervinna denna utmaning. Prognoser baserade på skalning av enstaka kolnanorörsenheter tyder på att tekniken i slutändan vida kan överstiga den befintliga RF-tekniken på toppnivå, Galliumarsenid.

Carbonics använder en deponeringsteknik som kallas ZEBRA som gör att kolnanorör kan tätt justeras och deponeras på en mängd olika chipsubstrat inklusive kisel, kisel-på-isolator, kvarts och flexibla material. Detta gör att tekniken kan integreras direkt med traditionella CMOS digitala logiska kretsar, övervinna det typiska problemet med heterogen integration.

"Med denna spännande prestation, timingen är mogen för att utnyttja vår CMOS-kompatibla teknologi för 5G och mm-Wave försvarskommunikationsmarknaderna, "sa Carbonics VD Kos Galatsis." Vi är nu engagerade i licensiering och tekniköverföringspartnerskap med branschdeltagare, medan vi fortsätter att utveckla denna störande RF-teknik."