Nanokrystallinsk grafit muliggør ny klasse af hårdt miljøelektronik

Forskere fra universiteterne i Bristol og Southampton, i samarbejde med Microsemi, har demonstreret pålidelig drift af mikroelektromekaniske relæer ved at belægge kontakterne med nanokrystallinske lag af grafit, for at muliggøre ultra-lav-effekt elektronik til barske miljøer.

Mikro- og nanoelektromekaniske relæer har effektivt nul lækstrøm og kan fungere ved meget højere temperaturer og strålingsniveauer end solid-state transistorer. Sådanne miniaturiserede relæer har et stort potentiale til at realisere smarte elektroniske komponenter med integreret sensing, behandling og aktivering, der er ekstremt energieffektive.

Arbejdet, udgivet i Kulstof , demonstrerer, hvordan film af nanokrystallinsk grafit, der har en tykkelse på titusinder af nm, beskytter relæspidserne mod nedbrydning over millioner af koblingscyklusser og giver en pålidelig elektrisk kontakt.

Relæerne er designet af Dr. Sunil Rana, en senior postdoc forskningsassistent ved Bristol. Arbejdet blev udført som et samarbejde mellem Bristols Microelectronics-forskningsgruppe ledet af Dr. Dinesh Pamunuwa, og Dr Harold Chongs gruppe ved Southampton University, med Dr. Jamie Reynolds og Dr. Suan Hui Pu.

Dr Pamunuwa, Læser i mikroelektronik ved Department of Electrical and Electronic Engineering ved University of Bristol og tilsvarende forfatter på papiret, sagde:"Dette er et banebrydende resultat, der kan bane vejen for en ny klasse af ekstremt energieffektive elektroniske komponenter til brug i nye paradigmer såsom autonome sensorknuder i Internet-of-Things.

"Relæerne kan modstå temperaturer over 225˚C og kan nemt absorbere strålingsdoser, der er to størrelsesordener højere, end transistorer er i stand til at modstå. Udfordringen har været at gøre dem pålidelige, og disse tynde film af nanokrystallinsk grafit fungerer effektivt som et ledende fast smøremiddel, beskytte relæelektroderne, når de fysisk får og bryder kontakt millioner af gange. "