Транзисторы из нанотрубок готовятся к запуску в серию

 


Создание ключей и других электронных устройств на основе нанотрубок - не новость. С 1998 года технология транзисторов на основе нанотрубок постоянно совершенствовалась, однако до их массового производства так и не доходило. Решающий шаг в приближении эры серийного производства электроники на нанотрубках сделали американские ученые из Северо-Западного университета.
«В числе преимуществ устройств на нанотрубках можно назвать, в частности, их высокую степень интеграции (до 1012 устройств на см2), высокую тактовую частоту (до 100 ГГц), а также низкое энергопотребление (менее 10 аттоватт на элемент), - говорит сотрудник Северо-Западного университета Горацио Эспиноза (Horacio Espinosa). – Целью наших исследований является создание и практическая демонстрация бистабильного электромеханического переключателя на базе нанотрубок, пригодного для серийного производства и использования в коммерческих продуктах. Для этого необходимо решить проблемы проектирования таких устройств, их производства и тестирования».

Ключ, созданный американскими учеными, конструктивно довольно прост. Он представляет собой многослойную нанотрубку, один конец которой закреплен, а другой электростатически взаимодействует с электродом. Получить устойчиво работающий ключ можно, даже если зазор не превышает 10 нанометров.

Устройство использует туннельный принцип. Под действием приложенной разности потенциалов нанотрубка изгибается в направлении электрода с противоположным потенциалом. Когда расстояние между ними составит около 1 нм, начнется «туннелирование» носителей заряда. Вследствие наличия в цепи резистора разность потенциалов снижается до уровня, при котором нанотрубка возвращается в исходное состояние.

«Последовательно соединенный с нанотрубкой резистор играет важную роль в функционировании устройства именно в качестве бистабильного ключа, поскольку позволяет корректировать падение напряжения между нанотрубкой и электродом», - подчеркивает д-р Эспиноза.

«Среди наиболее важных особенностей нашего бистабильного туннельного устройства следует указать его масштабируемость в протяженные двумерные массивы, что необходимо для создания на их основе таких устройств, как модули памяти и логические устройства, а также совместимость с существующими технологиями серийного производства, что очень важно для по-настоящему коммерческих их применений, - отметил также он. – Все это явилось следствием уникальных конструкции и принципа действия устройства».

Использовать нанотрубочную электронику довольно выгодно, так как для дальнейшего уменьшения размеров чипов с помощью существующей схемотехники необходимо изобретать альтернативные подходы – мы уже довольно плотно приблизились к размерному пределу, где закон Мура перестанет действовать. Квантовые элементы, механические транзисторы и нанотрубки позволят продлить действие закона.

Простая конструкция ключа позволит ученым соединять ряд ключей в двумерные матрицы, которые будут использоваться для различных электронных устройств.

Следующим шагом Горацио и его коллег будет создание из матрицы ключей работоспособной логической ячейки модуля памяти. И, естественно, ученым предстоит разработать простую технологию ее серийного производства.

Источник: CNews.ru