Ученые сделали шаг к созданию электроники нового поколения — Naked Science
6 минут
Сколтех

Ученые сделали шаг к созданию электроники нового поколения

Специалисты из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) в соавторстве с исследователями из научного центра IBM T.J. Watson Research Centre объяснили поведение электрических контактов в углеродных полупроводниковых нанотрубках.

Нанотрубки
Нанотрубки / ©24hitech.ru

Это может помочь в создании электроники нового поколения, использующей углерод вместо кремния.

Одностенные углеродные нанотрубки диаметром всего 1-2 нм активно исследуются, в частности IBM T. J. Watson Research Centre, c целью замены кремния в компьютерах нового поколения. Несмотря на исключительные электрические свойства нанотрубок, намного превосходящих транзисторы на основе кремния по своим характеристикам за счет низкого сопротивления каналов, их контактное сопротивление является наиболее существенным препятствием для внедрения в производство.

«Сопротивление транзистора состоит из сопротивления канала и контактного сопротивления. Сопротивление канала у углеродных нанотрубок при одной и той же длине канала лучше, чем у кремния. Но транзисторы из нанотрубок с длинным каналом для высокопроизводительных вычислений не нужны, а когда размер трубок уменьшается до нескольких десятков нм, то контактное сопротивление начинает доминировать», – поясняет руководитель исследования, профессор Сколтеха Василий Перебейнос.

Для производства транзисторов применяют полупроводниковые трубки. Но для контактов используют металл. За счет поверхностного натяжения он оказывает на трубки определенное давление. Предыдущие работы ученых показали, что это давление достаточно большое, чтобы сплюснуть трубки.

«В нашей новой работе мы совершенно неожиданно предсказали, что полупроводниковые трубки становятся металлическими из-за деформации под металлическим контактом. При этом контактное сопротивление увеличивается, а не уменьшается. Это связано с нарушением аксиальной симметрии деформированных трубок», – рассказывает Василий Перебейнос.

Благодаря работе ученых стало понятно, какие шаги нужно предпринять, чтобы снизить контактное сопротивление. Исследователи считают, что для производства транзисторов следует использовать трубки меньшего диаметра. Если взять аналогии из макромира и представить вместо нанотрубки обычную трубу, а воздействие металла сравнить с ударом молотка, то становится понятно, чем поможет уменьшение диаметра. При одной и той же толщине трубу большего диаметра молотком сплющить проще, чем трубу меньшего. Также можно попробовать использовать металлы с меньшим поверхностным натяжением, «удар молотка» в таком случае будет слабее и нанотрубка не сплющится

Кремниевые микропроцессоры входят в состав практически всех окружающих нас устройств — от телефона до самолета. Все современные электроприборы стали возможны благодаря уменьшению размеров транзисторов. Но возможности кремния практически достигли своего предела. Заставить кремниевые транзисторы переключаться быстрее за счет уменьшения длины канала кремния уже не получится. Поэтому необходимо искать новые возможности увеличения производительности электронных устройств. После открытия углеродных нанотрубок более 20 лет назад (свернутого в трубку слоя графена толщиной в один атом) ученые продолжают изучать их свойства с целью применения в микроэлектронике как наиболее перспективный материал для замены кремния.

Работа ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколтех
134 статей
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Вчера, 11:36
5 минут
Илья Ведмеденко

Разработанный для NASA космический аппарат OSIRIS-REx коснулся поверхности Бенну — небольшого околоземного астероида, входящего в группу Аполлонов. Возвращение зонда на Землю запланировано на 2023 год.

Позавчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

10 часов назад
5 минут
Сергей Васильев

Американского жука Nosoderma diabolicum не раздавит даже проехавший по нему автомобиль: жесткие надкрылья насекомого выдерживают огромные нагрузки благодаря необычным структурам, напоминающим соединение деталей пазла.

Позавчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

19 октября
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

Позавчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: