В ICFO создали графеновый приёмник субтерагерцового диапазона для 6G сетей

Международная группа исследователей под руководством профессора Фрэнка Коппенса из Института фотонных наук (ICFO, Барселона) разработала графеновый приемник субтерагерцового диапазона, способный принимать беспроводные сигналы на мультигигабитных скоростях при практически нулевом энергопотреблении. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Устройство площадью 0,018 мм² впервые на системном уровне продемонстрировало возможность использования атомарно тонкого материала для приёма сигналов в субтерагерцовом диапазоне частот — том самом, на котором планируется работа будущих сетей шестого поколения. Приёмник совместим с КМОП-технологией производства интегральных микросхем и функционирует при комнатной температуре.

Принцип работы основан на способности графена преобразовывать минимальные изменения электронной температуры, вызванные входящим излучением, в электрические сигналы без затрат энергии. Ранее графеновые детекторы не обладали достаточной скоростью и чувствительностью для демодуляции беспроводных сигналов. Проблему удалось решить за счет сочетания высококачественного графена с радиочастотной схемой и специально разработанным резонатором, включающим антенну и заднее зеркало для усиления взаимодействия излучения с материалом.

Переход к сетям 6G предполагает достижение скорости передачи данных порядка одного терабита в секунду и задержки менее одной миллисекунды. Согласно закону Эдхольма, такой уровень пропускной способности потребуется уже к 2035 году. Существующие приёмники субтерагерцового диапазона либо потребляют много энергии, либо имеют габариты, не позволяющие интегрировать их в микросхемы. Разработка ICFO решает обе проблемы одновременно.

В исследовании приняли участие специалисты Высшей технической школы Цюриха, Университета Янины и Каталонского института нанонауки и нанотехнологий.