211service.com
Visu laiku mazākie nanocaurules tranzistori pārspēj silīciju
Mazākais jebkad izgatavotais oglekļa nanocaurules tranzistors — deviņu nanometru ierīce — darbojas labāk nekā jebkurš cits šāda izmēra tranzistors.
Nano vārti: Konceptuālā ilustrācija parāda nanocauruli, kas atrodas starp tranzistora avotu un aizplūšanu.
Vairāk nekā desmit gadus pētnieki ir apsolījuši, ka oglekļa nanocaurules ar to izcilajām elektriskām īpašībām radīs labākus tranzistorus arvien mazākos izmēros, taču šis apgalvojums netika pārbaudīts laboratorijā šajās galējībās. IBM pētnieki, kas izgatavoja nanocaurules tranzistorus, saka, ka šis ir pirmais eksperimentālais pierādījums tam, ka jebkurš materiāls ir dzīvotspējīgs potenciāls silīcija aizstājējs, kura izmērs ir mazāks par 10 nanometriem.
Rezultāti patiešām izceļ nanocauruļu vērtību vismodernākajā tranzistoros, saka Džons Rodžerss , materiālu zinātnes profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign. Viņi ļoti skaidri norāda, ka nanocaurules spēj paveikt kaut ko patiesi konkurētspējīgu ar silīciju vai papildināt to.
Silīcija tranzistoru saraušanās pēdējo desmitgažu laikā ir samazinājusi elektronikas izmaksas un radījusi lielāku apstrādes jaudu ar mazāku enerģijas patēriņu. Taču silīcija elektronikas apjoma samazināšana varētu radīt šķēršļus aptuveni 10 nanometros, saka Ārons Franklins , pētnieks IBM Watson pētniecības centrā Yorktown Heights, Ņujorkā. Viņš saka, ka tagad mēs sasniedzam fiziskās robežas. Tā kā tranzistori tiek samazināti, kļūst grūtāk kontrolēt, kā elektroni pārvietojas pa silīcija kanālu, lai ieslēgtu un izslēgtu tranzistoru. Saskaroties ar šo nepaklausīgo, jaudu patērējošo uzvedību, Intel pagājušajā gadā paziņoja, ka pāries uz jaunu trīsdimensiju tranzistora dizainu savām 22 nanometru mikroshēmām. Citi uzņēmumi strādā pie tā sauktajiem īpaši plānā korpusa tranzistoriem. Neatkarīgi no tā, kā tas ir veidots, silīcijs ir silīcijs, un tā izmantošana ārkārtīgi mazos izmēros rada problēmas pat šajos jaunajos tranzistoru konstrukcijās.
Daudzi materiāli, tostarp oglekļa nanocaurules, tiek uzskatīti par potenciāliem silīcija aizstājējiem. Šis materiāls un citi ir izrādījuši daudzsolījumu lielākos tranzistoros, taču līdz šim neviens nebija demonstrējis oglekļa nanocaurules tranzistoru, kas būtu mazāks par 10 nanometriem. Ja nanocaurules nevar iet daudz tālāk par silīciju, tad darbs pie tām ir laika izšķiešana, saka Franklins. Mēs esam izgatavojuši nanocauruļu tranzistorus ar agresīviem izmēriem un parādījuši, ka tie ir ārkārtīgi labāki par labākajām silīcija ierīcēm.
Lai pārbaudītu, kā nanocaurules tranzistora izmērs ietekmēja tā veiktspēju, Franklina grupa vienā nanocaurulē izgatavoja vairākus dažāda izmēra tranzistorus. Tas ļāva viņiem kontrolēt jebkādas izmaiņas, kas varētu rasties no nanocaurules uz nanocauruli. Pirmkārt, viņiem bija jāizklāj ļoti plāns izolācijas materiāla slānis, uz kura sēdēt nanocaurule. Un viņi izstrādāja divpakāpju procesu elektrisko vārtu pievienošanai nanocaurulei, to nesabojājot. Šīs metodes nekādā gadījumā nav gatavas ražošanai, taču tās ļāva IBM grupai izgatavot pirmās nanocauruļu ierīces, kas ir mazākas par 10 nanometriem, lai pārbaudītu laboratorijā. Darbs ir aprakstīts tiešsaistē žurnālā Nano burti .
IBM grupa pierādīja, ka tās deviņu nanometru nanocauruļu tranzistoram ir daudz mazāks enerģijas patēriņš nekā citiem tāda paša izmēra tranzistoriem. Un tas var pārvadāt vairāk strāvas nekā salīdzināmas silīcija ierīces, kas nozīmē labāku signālu.
Franklins saka, ka joprojām ir vairākas lielas inženierijas problēmas. Pirmkārt, pētniekiem ir jānāk klajā ar labākām metodēm pusvadītāju nanocauruļu tīru partiju izgatavošanai — metāla caurules maisījumā īssavienos integrētās shēmas. Otrkārt, viņiem ir jāizdomā veids, kā novietot lielu skaitu nanocauruļu uz virsmas ar perfektu izlīdzināšanu.