211service.com
IBM ziņo par izrāvienu oglekļa nanocauruļu tranzistoru jomā
Gadu desmitiem pusvadītāju nozare katrā datora mikroshēmā ir ievietojusi arvien vairāk silīcija tranzistoru, lai nepārtraukti uzlabotu veiktspēju, taču šis process drīz sasniegs savas fiziskās robežas. Tagad IBM pētnieki saka, ka nozīmīgs inženiertehniskais sasniegums dod iemeslu būt optimistiem, ka silīcija tranzistoru daudzsološa alternatīva — oglekļa nanocauruļu tranzistori — būs gatava laikus ieņemt silīcija vietu.
Šajā krāsainajā mikrogrāfijā redzami vairāki tranzistori, kas izgatavoti no vienas oglekļa nanocaurules. Dzeltenās joslas ir dažādu izmēru metāla elektrodi, un vājā vertikālā līnija, kas atrodas aptuveni trešdaļā no attēla labās puses, ir nanocaurule.
Oglekļa nanocaurulēm, maziem cilindriem, kas izgatavoti no sarullētām, atomu biezām oglekļa loksnēm, ir ļoti pievilcīgas elektriskās un termiskās īpašības, un tās teorētiski varētu būt par pamatu ķēdēm, kas ir daudz ātrākas un energoefektīvākas nekā mūsdienu silīcija. Taču vairākas lielas ražošanas problēmas traucē komerciālām ierīcēm, kuru pamatā ir nanocauruļu tranzistori. IBM pētnieki apgalvo, ka tā ir izdomāju kā pārvarēt vienu no tiem: kā apvienot nanocaurules ar metāla kontaktiem, kas piegādā elektrisko strāvu.
Nanocauruļu tranzistori ir daudzsološa alternatīva, jo ļoti mazos izmēros tie ir efektīvāki nekā silīcija tranzistori. Taču agrīnās demonstrācijas ierīcēs, kuru pamatā ir nanocaurules (skatiet Pirmo nanocauruļu datoru), ir bijis par daudz mazāk tranzistoru, nekā nepieciešams komerciālai ierīcei, un tajās ir izmantoti salīdzinoši lieli metāla kontakti. Komerciāli dzīvotspējīgai mikroshēmai augstas veiktspējas datoram būtu nepieciešami miljardiem tranzistoru, un kontaktiem vajadzētu būt daudz mazākiem. Tā ir dilemma, jo šādā mērogā mainās metāla elektriskās īpašības, un ir grūtāk ievadīt strāvu tranzistoros, lai tos pārslēgtu. Jo mazāki kontakti kļūst, jo sliktāka kļūst šī problēma.
Pētnieki pievērsās problēmai, mainot saskarni starp nanocauruli un diviem metāla kontaktiem. Tā vietā, lai tos novietotu uz caurules augšpuses, kā parastajā nanocauruļu tranzistoru veidošanas shēmā, viņi novietoja tos caurules galos un lika tiem reaģēt ar oglekli, veidojot citu ķīmisku savienojumu. Izmantojot šo paņēmienu, grupa parādīja, ka kontakti, kuru garums ir mazāks par 10 nanometriem, neietekmē veiktspēju. (Mūsdienu vismodernākajām silīcija mikroshēmām ir 14 nanometru funkcijas.)
Jaunās metodes panākumi nozīmē, ka spēja piegādāt strāvu oglekļa nanocauruļu tranzistoriem tagad nav atkarīga no metāla kontaktu garuma, saka Vilfrīds Hēnšs, kurš vada IBM Research nanocauruļu projektu. Tagad ir skaidrs, ka viņi var padarīt tranzistorus tik mazus, cik nepieciešams, viņš saka, un tas ir liels solis ceļā uz uzņēmuma mērķi līdz 2020. gadam sagatavot oglekļa nanocauruļu tehnoloģiju (skatiet IBM: Commercial Nanocaurules Tranzistor Are Coming Soon).
Haenšs atzīst, ka joprojām pastāv ievērojamas problēmas. Viņš saka, ka nesenais darbs pārvar tikai vienu no trim galvenajiem šķēršļiem, kas traucē komerciāli dzīvotspējīgiem oglekļa nanocauruļu tranzistoriem. Vēl viens ir tas, ka nanocaurules pastāv divos veidos - metāla un pusvadītājos, bet tikai pusvadītājas ir noderīgas tranzistoriem. Inženieriem ir ievērojami labāk jāatdala metāla caurules no pusvadītāja caurulēm. Otrs atlikušais izaicinājums ir izstrādāt uzticamu, nelitogrāfisku veidu, kā mikroshēmā novietot miljardus nanocauruļu tieši tur, kur tās ir vajadzīgas.
Atdalīšanas problēmas risināšanā ir panākts liels progress, saka Maikls Arnolds , Viskonsinas Universitātes materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors, kurš nebija iesaistīts pētniecībā. Jaunais IBM rezultāts ir fantastiska stratēģija kontaktu problēmas risināšanai, viņš saka, lai gan viņš norāda, ka pētnieki līdz šim ir parādījuši, ka tas darbojas tikai vienam no diviem tranzistoru veidiem, kas nepieciešami papildu loģikas funkciju veikšanai. Tomēr, runājot par nanocauruļu izlīdzināšanu mikroshēmā, vēl ir jāpaveic ievērojams darbs, lai tehnoloģija patiešām izspiestu silīciju, saka Arnolds.