Grafen applikationer i mobil kommunikation

GSM, UMTS, LTE, Trådløst internet, Bluetooth – for blot at nævne nogle få af de trådløse standarder, der er blevet en naturlig del af mobil kommunikation i dag. For alle disse trådløse standarder, signalbehandling kunne ikke udføres uden filtrering af frekvenser. Mikroakustiske piezoelektriske resonatorer er den dominerende teknologi på markedet til dette formål. Teori forudsiger fremragende oscillationsegenskaber for disse resonatorer, hvis  elektroden, der bruges til at excitere oscillationen, bliver meget let. Og den lettest tænkelige elektrode er elektrisk ledende grafen.

"Metalelektroderne, almindeligt anvendt i dag, dæmpe resonatorernes oscillation gennem deres masse – svarende til filtcoveret på en klaverstreng – og reducerer derfor præcisionen af ​​signalseparationen i båndpasfiltre. Mens metalelektroderne ikke kan fortyndes vilkårligt for at reducere deres masse og dermed deres dæmpning, grafen forbliver stadig ledende selv som en atomisk tynd elektrode." forklarer Dr. René Hoffmann, leder af grafenforskning hos Fraunhofer IAF. Med så tynde grafenelektroder, de mekaniske kvalitetsfaktorer kommer tæt på det teoretiske ideal. Hvis oscillationsegenskaberne for de piezoelektriske resonatorer med succes kan forbedres, og hvis højere koblingsfaktorer opnås, både signalseparationspræcisionen og energieffektiviteten af ​​filtrene vil stige. Her, udfordringen er at forbinde de næsten masseløse grafenelektroder med de aktuelt anvendte mobilkommunikationskomponenter baseret på piezoelektrisk aluminiumnitrid.

Industrikompatible grafenaflejringsteknologier

Som en af ​​partnerne i Graphene Flagship, det største finansieringsinitiativ i Den Europæiske Unions historie, Fraunhofer IAF arbejder på udviklingen af ​​en effektiv teknologi til grafenaflejring og grafenoverførsel til aluminiumnitrid. Hvor overraskende det end overhovedet kan være at kunne fremstille og bearbejde grafen som atomisk tyndt materiale – lige så svært er det at gøre det i industriel skala. Mange af de mulige anvendelser af grafen har endnu ikke været en succes, da produktionen af ​​materialet stadig er for kompleks. Derfor, udviklingen af ​​økonomiske fremstillings- og forarbejdningsteknologier er afgørende for brugen af ​​grafens enestående teoretiske egenskaber i praksis.

En lovende tilgang til realisering af grafenaflejring på substratstørrelser, der er typiske for halvlederindustrien, kan findes i kemisk dampaflejring. Her, en katalysatoroverflade, såsom kobber, opvarmes til næsten 1000 °C, indtil gas, der indeholder kulstof, nedbrydes på den varme overflade og omorganiseres til grafen. I fremtiden, denne metode formodes at blive videreudviklet til en teknologi, der er kompatibel med industriapplikationer, til direkte at integrere grafen i eksisterende aluminium-nirid-baserede båndpasfiltre.

Om flagskibet grafen

Udover Fraunhofer IAF, to andre Fraunhofer-institutter er ombord på Graphene Flagship, som omfatter 142 organisationer fra 23 lande:Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI, samt Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT. Forskere ved Fraunhofer ICT arbejder på en yderligere storstilet og omkostningseffektiv produktionsmetode for grafen – i form af grafenflager. Grafen-eksperterne fra Fraunhofer ISI, på den anden side, udvikle strategiske teknologi- og applikations-køreplaner for alle partnere i konsortiet og hele grafen-samfundet. Køreplanerne tjener den forbedrede vurdering af vigtige grafen-driver-enheder til den fortsatte grafenudvikling samt anvendelsesområder i fremtiden. Derudover Dr. Thomas Reiß, leder af Competence Center New Technologies hos Fraunhofer ISI, blev valgt til medlem af direktionen for flagskibet grafen.

For at gøre grafen tilgængelig for det europæiske marked, Den Europæiske Union fremmer universiteter, forskningsinstitutioner og virksomheder med et samlet finansieringsbudget på en milliard euro. (graphene-flagship.eu/" target="_blank"> graphene-flagship.eu/)