211service.com
Sarežģītas integrālās shēmas, kas izgatavotas no oglekļa nanocaurulēm
Pirmās trīsdimensiju oglekļa nanocauruļu shēmas, ko izstrādājuši Stenfordas universitātes pētnieki, varētu būt nozīmīgs solis tādu nanocauruļu datoru izveidē, kas varētu būt ātrāki un izmantot mazāk enerģijas nekā mūsdienu silīcija mikroshēmas. Šādam datoram joprojām ir vismaz 10 gadu pārtraukums, taču Stenforda darbs liecina, ka ir iespējams izveidot saliktas shēmas, izmantojot oglekļa nanocaurules. Saliktās shēmas nodrošina lielāku apstrādes jaudu noteiktā apgabalā, kā arī veic labāku darbu, izkliedējot siltuma pārpalikumu.
Oglekļa ķēde: Šī oglekļa nanocaurules shēma, kas ir atmiņas elements, ir viens no daudzajiem iespējamajiem dizainiem, ko var izveidot ar jaunām metodēm.
Nesenais IBM pētījums parādīja, ka noteiktam kopējam enerģijas patēriņam ķēde, kas izgatavota no oglekļa nanocaurulēm, ir piecas reizes ātrāka nekā silīcija ķēde. Mēs varam padarīt silīcija tranzistorus mazākus un mazākus, taču ļoti mazos izmēros tie vairs neuzrāda vēlamo veiktspēju, saka Džihons Čens, uzņēmuma oglekļa tehnoloģiju vadītājs. IBM Watson pētniecības centrs . Mēs meklējam alternatīvus materiālus, kurus var mērogot agresīvāk, taču joprojām saglabā ierīces veiktspēju.
Pētniekiem ir bijuši lieli panākumi, izgatavojot vienas nanocaurules tranzistorus laboratorijā, taču ir bijis grūti tos palielināt, lai izveidotu sarežģītas shēmas, jo nav iespējams kontrolēt katras nanocaurules kvalitāti. Stenfordas trases projekti, kas tika prezentēti pagājušajā nedēļā Starptautiskā elektronu ierīču sanāksme Baltimorā ļauj izveidot sarežģītākas nanocauruļu shēmas, neskatoties uz materiāla ierobežojumiem.
Kad mēs strādājam ar lielu skaitu nanomēroga komponentu, mēs nevaram pieprasīt, lai viss būtu ideāls, saka H.-S. Filips Vongs , Stenfordas elektrotehnikas profesors. Kad Stenfordas pētnieki audzē nanocauruļu blokus, lai izveidotu ķēdes, viņi iegūst pusvadītāju nanocauruļu un metālisku nanocauruļu maisījumu, kas izraisīs elektrisko īssavienojumu, ja tie netiks novērsti. Dažas nanocaurules aug taisnās līnijās, bet dažas ir slīdīgas, un tās arī ir jāapstrādā. Kamēr ķīmiķi strādā pie taisnu, tīru nanocauruļu audzēšanas metodēm, Stenfordas pētnieku jautājums, Vongs saka, ir šāds: kā to mazināt un nodrošināt, ka sistēma joprojām darbojas?
Atbilde ir ņemt vērā materiālu ierobežojumus ķēdes konstrukcijās. Mums ir jāatrod veids, kā veidot ar metāla nanocaurulēm, lai tās nesagādātu problēmas, saka Subhašišs Mitra , Stenfordas elektrotehnikas un datorzinātņu profesors. Stenfordas grupa vispirms izveido to, ko Mitra sauc par mēmu izkārtojumu. Izmantojot zīmogu, pētnieki uz silīcija plāksnītes pārnes plakanu, izlīdzinātu oglekļa nanocauruļu masīvu, kas izaudzētas uz kvarca substrāta. Pēc tam viņi nanocaurules papildina ar metāla elektrodiem. Vafeles virspusē starp silīciju un nanocaurulēm ir izolācijas slānis, kas darbojas kā aizmugures vārti, ļaujot pētniekiem izslēgt pusvadošās nanocaurules pirms metāla elektrodu izmantošanas, lai ar elektrības strūklu izdedzinātu metāliskās nanocaurules. . Ir pievienoti augšējie vārti, kas ir veidoti tā, lai tie netiktu savienoti ar nepareizi novietotām caurulēm. Pēc tam ķēdes tiek iegravētas, lai noņemtu metāla elektrodus, kas nav nepieciešami galīgajai ķēdes konstrukcijai.
Lai izveidotu trīsdimensiju ķēdi, pētnieki vienkārši atkārto štancēšanas un elektrodu augšanas procedūras, lai pirms pēdējā kodināšanas procesa sakrautu tik daudz slāņu, cik nepieciešams. Nanocaurules štancēšanas process, ko Stenfordas grupa pirmo reizi demonstrēja pagājušajā gadā, ir galvenais, lai izveidotu sakrautus slāņus, jo to var veikt zemā temperatūrā, kas neizkausē metāla elektriskos kontaktus apakšējos slāņos.
Kamēr materiālu zinātnieki joprojām strādā pie tā, kā audzēt oglekļa nanocauruļu partijas, kur katra no tām ir pusvadītāja, Stenfordas grupa strādā pie šīs problēmas. Tā vietā, lai izdegtu pa vienai caurulei, viņi to dara ķēdes līmenī, pēc tam gudri izstrādā ķēdes, lai apietu izdegušās caurules, saka IBM Čens.
Viņi ir demonstrējuši mazas, vienkāršas shēmas, piemēram, to, kas tika darīts 1960. gadu vidū ar silīciju, saka. Šekhars Borkars , Intel stipendiāts un uzņēmuma mikroprocesoru tehnoloģiju laboratorijas direktors. Stenfordas grupa ir izgatavojusi, piemēram, vienkāršu kalkulatoru, kas var pievienot un saglabāt skaitļus.
Stenfordas grupa pašlaik strādā, lai izveidotu arvien sarežģītākas integrālās shēmas. Ciktāl tas attiecas uz sarežģītību, oglekļa nanocaurulēm būtībā nav šķēršļu, saka Mitra. Tomēr materiālie šķēršļi paliek. Stenfordas nanocauruļu bloki ir vieni no blīvākajiem jebkad izgatavotajiem ar piecām līdz 10 nanocaurulēm uz mikrometru, taču ar to nepietiek. Mums ir vajadzīgas 100 nanocaurules uz mikrometru, lai iegūtu patiešām labu veiktspēju, saka Vongs.