Розроблено перші зразки транзисторів, в основі яких лежать вуглецеві нанотрубки

20 Views Comment Off

Багато авторитетних експертів вважають, що технології, що дозволяють зменшувати розміри кремнієвих металооксидних напівпровідникових транзисторів (CMOS-транзисторів) підійдуть до межі фізичних обмежень вже в 2020 році. Після цього, для подальшого зменшення розмірів транзисторів і відповідного збільшення їх швидкодії та ефективності, людям потрібно щось нове. В якості одного з варіантів цього нового вже давно розглядаються вуглецеві нанотрубки (carbon nanotubes, CNTs), але до останнього часу їх практичне використання в мікроелектроніці було і є зараз неможливим в силу декількох проблем технічного плану. Справедливості заради варто відзначити, що на основі нанотрубок вже були створені зразки польових транзисторів (field-effect transistor, FET), але ці зразки були лише продуктом роботи наукових лабораторій.

Однак, безліч досліджень, в ході яких розроблялися нові технології, вивчалися властивості вуглецевих нанотрубок і методи керування цими властивостями, все ж підготували твердий грунт для подальших проривів. І першим з таких проривів стали польові транзистори на вуглецевих нанотрубках, розроблені вченими з Пекінського університету, Китай. Ключовим моментом даного досягнення є те, що довжина затвора, керуючого електрода цього транзистора, дорівнює всього п’яти нанометрам, а за усіма електричними і швидкісним параметрами такі транзистори виграють а декілька разів у кремнієвих транзисторів таких розмірів, які існують зараз поки тільки в теорії.

При робочій напрузі в 0.4 В, струм, який може протікати через нанотрубочний транзистор, набагато вищий від струму, який здатний пропустити через себе кремнієвий транзистор при напрузі 0.7 В.Все характеристики нового транзистора порівнювалися, згідно з інформацією від Ліенн-Мао Пенга, провідного дослідника, з параметрами 14-нм кремнієвих CMOS-транзисторів компанії Intel, які є зараз найкращими в галузі.

Оскільки електрична ємність затвора у нового транзистора менша, він може перемикатися швидше. Затримка включення-виключення, яка обумовлена ємністю затвора, у нанотрубочних транзисторів дорівнює приблизно 70 фемтосекундам, що становить одну третину від швидкості перемикання 14-нм кремнієвих транзисторів (220 фемтосекунд).

На відміну від більшості польових транзисторів на основі вуглецевих нанотрубок, графену і інших наноматеріалів, транзистори, створені китайськими дослідниками, мають структуру, відмінну від типової структури зі зворотним затвором (back gated). Це означає, що електрод затвора знаходиться нижче ізоляційного шару, що відокремлює його від каналу з нанотрубки, на жаль, через цю особливість транзистори такої структури досить важко об’єднувати в складні схеми. Замість цього китайські дослідники розмістили електрод затвора поверх вуглецевої нанотрубки. Це значно спрощує створення схем з таких транзисторів на кристалах чіпів і, крім цього, електрод затвора і шар ізолятора захищають канал з нанотрубки від будь-яких впливів з боку навколишнього середовища.

Звичайно, що використання окремих підігнаних по довжині і товщині вуглецевих нанотрубок не дуже підходить для умов масового виробництва напівпровідникових чіпів.

“Тепер, коли ми зробили всі необхідні вимірювання і підтвердили потенціал нашої технології, ми займемося розробкою технології виготовлення польових транзисторів з використанням вирівняних матриць нанотрубок високої чистоти і високої щільності. Ці матриці робляться досить просто, а для перетворення нанотрубок в транзистори ми будемо використовувати ті ж самі технології, що і для виробництва першого дослідного зразка”- пишуть дослідники.

“Ми вважаємо, що у електроніки на базі вуглецевих нанотрубок з’явився непоганий шанс замінити кремнієві CMOS-технології вже до 2022 року, незважаючи на деякі наявні поки труднощі. Ключовим моментом переходу на нанотрубки стане пошук процесу отримання великої кількості нанотрубок ідеальної форми і розмірів, і ця проблема, без сумнівів, буде успішно вирішена через один-два роки”.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404