Ученые сделали шаг к созданию электроники нового поколения — Naked Science
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.
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, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

7 часов назад
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

6 часов назад
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: