Технологии Создан самый маленький транзистор из углеродной нанотрубки. Устройство длиной всего девять нанометров работает лучше, чем любое другое того же размера.
Уже более десяти лет исследователи пытаются найти применение уникальным электрическим свойствам углеродных нанотрубок. Однако доказать экспериментально им это не удавалось. Исследователи из IBM, создавшие транзистор из нанотрубки, утверждают, что это первое экспериментальное доказательство того, что потенциально любой материал в состоянии заменить кремний размером меньше 10 нанометров.
"Наши результаты показывают значение нанотрубок в наиболее сложном типе транзисторов", - говорит Джон Роджерс (John Rogers), профессор материаловедения из университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. По его словам, совершенно ясно, что у нанотрубок существует потенциал стать конкурентоспособными кремнию.
Уменьшение кремниевых транзисторов за последние несколько десятилетий привело к снижению стоимости электроники и к большей вычислительной мощности при меньшем энергопотреблении. Однако кремниевые устройства размером в 10 нанометров, как говорит исследователь из IBM Watson Research Center в Йорктаун Хайтс (Нью-Йорк) Аарон Франклин (Aaron Franklin), были "физическим пределом". Размером меньше уже сложнее контролировать движение электронов через каналы кремния, а также включение и выключение устройства.
Для преодоления этой сложности корпорация Intel объявила в прошлом году, что переходит на новый, трехмерный транзистор, разработанный для своего 22-нанометрового поколения чипов. Другие компании работают с так называемыми транзисторами с ультратонким корпусом. Но, как выясняется, неважно, какой он формы, кремний остается кремнием, и справиться с ним на предельно малых размерах проблематично даже в этих новых конструкциях.
В качестве замены ему рассматривались разные материалы, в том числе и углеродные нанотрубки. При том, что последний по сути является многообещающим, до сих пор никто не демонстрировал транзистор из углеродной нанотрубки размером меньше 10 нанометров. По словам Франклина, их транзистор показал, что он гораздо лучше кремниевого прибора.
Чтобы проверить, как размер транзистора из нанотрубки сказывается на его производительности, группа Франклина сделала несколько транзисторов различных размеров из одной единственной нанотрубки. Они сложили очень тонкий слой изолирующего материала для нанотрубок. Исследователи также разработали двухэтапный процесс для добавления электрических ворот к нанотрубке, не повреждая ее. Эти методы отнюдь не готовы к производству, но они позволили группе IBM сделать первые устройства нанотрубок размером менее 10 нанометров и проверить их в лабораторных условиях.
Инженеры IBM продемонстрировали, что их транзистор из нанотрубки потребляет значительно меньше энергии, чем другие транзисторы такого же размера. Кроме того, устройство может пропускать больше тока, чем аналогичные кремниевые устройства, а значит и сигнал в этом случае будет лучше.
По словам Франклина, еще нужно будет решить несколько серьезных инженерных задач. Во-первых, исследователи должны придумать лучшие способы, для получения чистой партии полупроводниковых нанотрубок. Во-вторых, нужно продумать, как разместить большое количество нанотрубок на идеально ровной поверхности.
