Новости технологии

Компания IBM все ближе к использованию углеродных нанотрубок в полупроводниковых кристаллах

Группа исследователей из Исследовательского Центра Т. Дж. Ватсона компании IBM (IBM's T.J. Watson Research Center) сообщила о том, что она провела измерение распределения электрических зарядов в трубках из углерода размером менее 2 нанометров в диаметре (что в 50000 раз тоньше, чем волос человека). Это исследование способствует приближению начала применения углеродных нанотрубок в полупроводниковых кристаллах.

Углерод в виде нанотрубки является тем материалом, который представляется многообещающим «строительным блоком» для более малых, быстрых и потребляющих меньше энергии компьютерных микросхем по сравнению с существующими на сегодняшний день стандартными кремниевыми транзисторами.

Фононы

Технология IBM опирается на взаимодействия между электронами и фононами. Фононы - это кванты колебательного движения атомов кристалла, возникающие внутри материала, которые могут определить термическую или электрическую проводимость материала, тогда как электроны создают электрический ток. Оба типа частиц определяют важные свойства материалов, которые могут быть использованы для передачи электрических сигналов и выполнения вычислений.

Это исследование имеет важное значение, так как взаимодействие между электронами и фононами может высвобождать тепло и препятствовать прохождению электрического тока внутри компьютерных микросхем, а благодаря пониманию взаимодействия электронов и фононов в углеродных нанотрубках исследователи получат более совершенный метод для определения их пригодности в качестве проводников и полупроводников в следующих поколениях компьютерных микросхем.

Однако, как отмечают в IBM, чтобы сделать углеродные трубки пригодными для построения логических схем, ученым необходимо продемонстрировать их высокую скорость, высокую плотность упаковки и низкое энергопотребление, а также возможность сделать их пригодными для потенциального массового производства. Доктор Фаедон Аворис (Dr. Phaedon Avouris), сотрудник IBM и ведущий разработчик направления углеродных нанотрубок, объясняет это следующим образом: «Успех наноэлектроники будет в  значительной степени зависеть от возможности подготовить воспроизводимые наноструктуры с хорошими параметрами, такие, как углеродные нанотрубки. Сейчас, используя эту технологию, мы способны увидеть и понять локальное электронное поведение каждой углеродной нанотрубки».

В компании IBM отмечают, что на сегодняшний момент исследователи смогли построить транзисторы из углеродных нанотрубок с превосходной производительностью, но столкнулись с проблемой воспроизводимости, которая связана с чувствительностью углеродных нанотрубок к воздействию окружающей среды.

Так, например, их свойства могут быть изменены чужеродными веществами, влияющими на прохождение электрического тока и изменяющими производительность устройства. Как объясняют сотрудники компании, с этими, обычно локальными, взаимодействиями связаны изменение плотности электронов в различных составляющих интегральной микросхемы и даже в одной нанотрубке.

Для производства более надежных транзисторов требуется углубленное понимание того, как локальная окружающая среда воздействует на электрический заряд углеродной нанотрубки. Вот почему так ценна возможность измерять локальные изменения плотности электронов в нанотрубке.

Исследование IBM было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

В процессе исследования  компания IBM отмечала, что ее группа осуществляла наблюдение цвета рассеянного света, проходящего через нанотрубку (эффект Рамана, Raman Effect), и измеряла малейшие изменения цвета, соответствующие изменению электронной плотности в нанотрубке. Взаимодействие между движением атомов и движением электронов было использовано таким образом, что изменение плотности электронов отражалось в изменении частоты колебательного движения атомов нанотрубки.

В марте 2006 года исследователи IBM заявили, что в компании сделали, как они полагают, первую законченную интегральную микросхему, построенную на одной молекуле углеродной нанотрубки.

 Информация с сайта www.electronicsweekly.com