| www-03.ibm.com

IBM Labs: исследователи демонстрируют первые шаги к коммерческому использованию углеродных нанотрубок в интегральных микросхемах

IBM (NYSE: IBM ) ученые продемонстрировали новый подход к нанотехнологиям, который открывает путь для коммерческого изготовления компьютерных чипов значительно меньшего размера, более быстрых и более мощных. Впервые удалось точно позиционировать на одном чипе более десяти тысяч рабочих транзисторов на базе нано-трубок углерода с использованием стандартных полупроводниковых технологий. Углеродные устройства могут заменить и превзойти кремниевые технологии, давая возможность дальнейшей миниатюризации вычислительных компонентов для будущей микроэлектроники.

Благодаря быстрому развитию на протяжении четырех десятилетий, кремниевая микропроцессорная техника постоянно повышала уровень миниатюризации и производительность чипов, что привело к настоящей революции в области информационных технологий. Кремниевые транзисторы, крошечные тригеры, которые обрабатывают информацию в чипе становились все меньше с меньше с каждым годом. Но, миниатюризация микроэлементов на кремниевой основе приблизилась к точке физические ограничения. Дальнейшее увеличение плотности кремнниевых микроэлементов не приведет к увеличению производительности в результате ограничений, накладывамых характеристиками кремния физическими законами.

Углеродные нанотрубки представляют собой новый класс полупроводниковых материалов, электрические свойства которых являются более привлекательными, чем кремний, в частности, для создания наноразмерных транзисторных устройств, которые имеют всего несколько десятков атомов в поперечнике. Носители заряда в углеродных транзисторах могут двигаться свободней, чем в кремниевых устройствах, что позволит повысить быстродействие устройств. Нанотрубки также имеют идеально форму для транзисторов на атомном уровне, обладая преимуществом по сравнению с кремнием. Все это подталкивает производителей к замене замены традиционных кремниевых транзисторов углеродными нанотрубками в сочетании с новой архитектурой чипа. Это должно обеспечить дальнейшую миниатюризацию устройств и сохранить прогрессирующий уровень развития вычислительной техники в будущем.

Подход, предложенный в лабораториях IBM открывает путь для автоматического производства чипов с большим числом транзисторов из точно позиционированных на подложке углеродных нанотрубок. Возможность изолировать полупроводниковые нанотрубки и поместить эти элементы с высокой плотностью на пластине имеет решающее значение для оценки их пригодности для технологии - в конечном счете для будущей интеграции в коммерческих чипах потребуется более одного миллиарда транзисторов. До сих пор ученые смогли разместить на подложке не более нескольких сотен устройств углеродных нанотрубок что, конечно, не достаточно для решения ключевых вопросов коммерческого применения.

"Углеродные нанотрубки, обнаруженные химиками, были из области лабораторных курьезов, пока не стали востебованы микроэлектроникой. Мы делаем первые шаги к технологии изготовления транзисторов из углеродных нанотрубок используя стандартные технологии обработки пластин ", сказал Supratik Guha, Director of Physical Sciences at IBM Research. "Решающим фактором продвижения технологий создания чипов на транзисторах из углеродных нанотрубок является то, что при очень небольших нано-размеров, они превосходят транзисторы, сделаные из любого другого материала. Тем не менее, существуют серьезные проблемы в этой технологии, такие как достижение ультравысокой чистоты углеродных нанотрубок и точное позиционирование на наноуровне.Мы прилагаем значительные успехи в обоих направлениях".

Практические проблемы, с которыми столкнулись разработчики новой технологии производства чипов, это во-первых, получение (разделение) углеродных нанотрубок, которые изначально синтезируются как смесь полупроводниковых и металлических частиц. Во-вторых, это трудности размещения полупроводниковых нанотрубок в строго определенных местах будущего чипа.

Чтобы преодолеть эти барьеры, исследователи IBM разработали новый метод, основанный на ионообменной химии, позволивший получить точное и контролируемое позиционирование элементов углеродных нанотрубок на подложке при высокой их плотности - на два порядка выше, чем в предыдущих экспериментах. Такая технология позволяет создать контролируемое размещение отдельных нанотрубок на подложке с плотностью около миллиарда на квадратный сантиметр.

Процесс заключается в смешивании углеродных нанотрубок с поверхностно-активным веществом, для получения взвеси в воде. Подложка состоит из двух оксидов: канавки — из химически модифицированного оксида гафния (HfO2), остальная часть — из оксида кремния (SiO2). Подложку погружают в раствор углеродных нанотрубок, которые химически связываются с областями из HfO2, а остальная часть остается чистой.

Такая технология может быть легко реализована, поскольку в ней используются традиционные для микроэлектронной промышленности химические вещества и большинство технологических процессов.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль