Использование углеродных нанотрубок позволило создать самый маленький в мире транзистор

25.07.2017 10:20:43

Источник: Science

Поскольку полупроводниковая отрасль уже практически добралась до наноразмерного уровня, с каждым годом становится все тяжелей и тяжелей соблюдать известный всем закон Гордона Мура, согласно которому количество транзисторов на чипах процессоров и их вычислительная мощность должны удваиваться каждые два года. И недавно специалисты компании IBM нашли еще один путь, благодаря которому закон Мура сможет продолжать действовать еще некоторое время. Используя углеродные нанотрубки, состоящие из одного из самых тонких материалов в природе, ученые IBM создали транзисторы с самыми маленькими на сегодняшний день размерами их элементов. Но при этом, новые транзисторы существенно выигрывают у кремниевых аналогов по скорости их работы.

Следует отметить, что ученые уже достаточно давно экспериментируют с транзисторами на углеродных нанотрубках, крошечных трубках, диаметром около 1 нанометра, стенки которых состоят из атомов углерода и имеют толщину в один атом. Однако ученые постоянно сталкиваются с массой трудностей технического и технологического плана. Эти трудности заставляют исследователей идти на компромиссы, некоторые из которых определяют, что для обеспечения высокой скорости и эффективности работы, размеры нанотрубочных транзисторов должны быть больше размеров традиционных кремниевых транзисторов, которые составляют сейчас порядка 100 нанометров.

Для уменьшения размеров транзистора ученые IBM использовали новую технологию, позволившую им установить на основании электроды, размером в 10 нанометров, подающие или отводящие электрический ток от углеродной нанотрубки. Эти электроды изготовлены из молибдена, материала, который хорошо сочетается и контактирует с углеродом на концах нанотрубок. А добавка кобальта к материалу электродов позволила проводить технологический процесс при более низкой температуре.

Но для того, чтобы транзистор можно было использовать в практических целях, он должен иметь возможность проводить больший электрический ток, нежели может провести через себя одна углеродная нанотрубка. Ученым удалось "уложить" параллельно несколько нанотрубок, длина которых равнялась всего 7 нанометрам и надежно соединить их концы с молибденово-кобальтовыми электродами.

В результате всего перечисленного выше полный размер структуры нанотрубочного транзистора составил всего 40 нанометров. Так как первые такие транзисторы являются лишь опытными образцами, приводить их точные характеристики не имеет никакого смысла, стоит упомянуть лишь, что новые транзисторы имеет более высокую скорость работы и эффективность, нежели ближайшие кремниевые аналоги.

В ближайшем времени специалисты компании IBM планируют заняться изготовление нанотрубочных транзисторов, в которых будут использованы нанотрубки, длиной в 5 нанометров. И такие транзисторы, за счет меньшей длины канала, смогут работать еще на более высоких скоростях, потребляя меньше энергии, чем требуется транзисторам с 7-нм нанотрубками.

Подробнее: http://www.sciencemag.org/news/2017/06/scientists-...