IBM разместила более 10 тыс. углеродных нанотрубок на микросхеме

В январе 2012 года исследователи IBM успешно продемонстрировали работу транзистора на углеродных нанотрубках. Сейчас компания сделала следующий шаг к массовому производству микросхем нового типа. Впервые в мире учёным удалось точно разместить и протестировать более 10 тыс. нанотрубок на одной микросхеме, с использованием стандартного техпроцесса, который применяется для изготовления современных процессоров. Это является доказательством, что нанотрубки в будущем способны заменить кремниевые транзисторы на чипах. Таким образом, продолжится миниатюризация микроэлектроники и действие закона Мура.


Плотность размещения элементов — около 1 миллиарда на см²

Не секрет, что кремниевые технологии подходят к своему физическому пределу миниатюризации, когда дальнейшее уменьшение размеров уже становится невозможным. Поэтому будущее микроэлектроники зависит от того, смогут ли учёные найти материал для замены кремния. Углеродные нанотрубки — идеальный материал для этих целей. Это протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей. Нанотрубки — это полупроводник, который обладает более привлекательными электронными свойствами, чем кремний или любой другой полупроводник.

Форма нанотрубок тоже идеально подходит для создания микросхем атомного масштаба, в том числе для проектирования новых вариантов дизайна и для инноваций.

В ходе эксперимента инженеры из подразделения IBM Research сумели разместить большое количество нанотрубок в заранее подготовленные места на кремниевой подложке. «Траншеи» на подложке создавались с помощью оксида гафния (HfO₂), после чего подложку обрабатывали водным раствором с нанотрубками. Отдельные нанотрубки принтягивались в траншеи и точно укладывались туда за счёт химических связей с оксидом гафния, в то время как остальные области подложки (SiO₂) оставались чистыми.

Иллюстрации

Способность изолировать их друг от друга и разместить с высокой плотностью (около миллиарда на кв. см.) чрезвычайно важна для возможности массового производства микросхем. До настоящего момента исследователям удавалось разместить только пару сотен нанотрубок на микросхеме изолированно друг от друга, чего недостаточно для создания полноценной микросхемы. Так что новый эксперимент IBM с более 10 тыс. нанотрубок — это значительный прорыв.

Данный эксперимент — первый шаг по реальной интеграции транзисторов из нанотрубок в существующий коммерческий техпроцесс производства микросхем.

Результаты эксперимента IBM опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.