Silizium- Halbleiter stoßen bei über zehn Gigahertz an ihre Grenzen, selbst Verbindungshalbleiter wie Silizium-Germanium ( SiGe) haben ihre Grenzfrequenzen bei etwa 60 GHz. Doch wie geht man mit höheren Frequenzen um, mit Millimeterwellen bis 300 GHz oder mit Sub-Millimeterwellen?
Für diese Frequenzbereiche wurden neue Kohlenstoffverbindungen erfunden, die sogenannten Graphen. Diese haben eine zweidimensionale Kohlenstoffstruktur in der jedes Kohlenstoffatom mit drei anderen Kohlenstoffatomen verbunden ist. Daraus ergibt sich eine bienenwabenartig angeordnete Struktur der Atome.
Aus Graphen wurden von IBM-Forschern Dioden, Transistoren, Graphen-ICs und Speicherchips entwickelt. Dazu wurden in einem komplizierten, vielschrittigen Verfahren einzelne Schichten und Elektroden aufgetragen und strukturiert. Mit der dabei benutzten chemischen Gasphasenabscheidung werden die Graphen aufgebracht.
Da Graphen elektrisch leitend sind und zudem in einem weiten Wellenlängenbereich Licht absorbieren können, werden sie auch in Bildsensoren eingesetzt. Die Lichtempfindlichkeit ist äußerst hoch, da jedes auftreffende Photon ein Vielfaches an Elektronen emittiert. Mit dem GQD-Sensor gibt es einen Bildsensor, der wesentlich lichtempfindlicher ist als konventionelle Bildsensoren.