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IBM の研究者はカーボンナノテクノロジーに新しいアプローチを示します

Published on October 29, 2012 at 5:53 AM

より小さいの商業製造のための経路を劇的に開発する IBM の科学者はカーボンナノテクノロジーに新しいアプローチを、より速くそしてより強力なコンピュータ・チップを示しました。

IBM の研究者はカーボン nanotubes の、より速く可能性としては次のケイ素にそしてより小さいに終る商業製造、より強力なコンピュータ・チップ近づいています。 (PRNewsFoto/IBM)

はじめて、カーボンの nano サイズの管から成っている 10以上 ,000 の働くトランジスターは標準半導体プロセスを使用して単一チップで正確に置かれ、テストされました。 これらのカーボン装置はケイ素の技術を取り替え、優るために安定しま計算のコンポーネントのそれ以上の小型化を許可し、未来のマイクロエレクトロニクスのための方法を導きます。

四十年にわたる急速な革新によって助けられて、ケイ素マイクロプロセッサ技術は絶えず縮まり、それにより情報技術の回転を運転するパフォーマンスで、改良しました。 ケイ素のトランジスター、チップの情報を伝える小さいスイッチは、より小さく年々なされましたが、物理的な限定のポイントに近づいています。 今 nanoscale に達するますます小さい次元は、ケイ素の性質および物理学の法則によるパフォーマンスの利得を禁止します。 少数のより多くの生成の中では、古典的なスケーリングおよび収縮はもはや企業がに慣れた低い電力の、低価格およびより高い速度プロセッサのかなり大きい利点をもたらしません。

カーボン nanotubes は電気特性がケイ素より魅力的である原子の少数の 10 である構築の nanoscale のトランジスター装置のための半導体材料の新しいクラスを、特に表します。 カーボントランジスターの電子はケイ素ベースの装置のより容易移動できまデータのより速い輸送を可能にします。 nanotubes はまた原子スケール、ケイ素上の利点のトランジスターのために理想的に形づきます。 これらの品質はカーボンと従来のケイ素のトランジスターを取り替える理由間に - 新しいチップデザインアーキテクチャとつながれて - 未来のミニチュアスケールの革新を計算することを割り当てますあり。

IBM の実験室で開発されるアプローチは前もって決定された基板の位置で多数のカーボン nanotube のトランジスターとの回路の製造のための道を開きます。 半導体の nanotubes を隔離し、ウエファーにカーボン装置の高密度を置く機能は技術のための適合性を査定して重大です - 結局以上 1十億のトランジスターは商業チップに未来の統合のために必要です。 今まで、科学者は商用アプリケーションのためにアドレス・キーに数百のカーボン nanotube 装置を一度に、ほぼ十分に最高で置けました出ます。

「化学から耐えられるカーボン nanotubes は主としてマイクロエレクトロニックアプリケーションに関する限りではずっと実験室の興味です。 私達は慣習的なウエファーの製造の下部組織内のカーボン nanotube のトランジスターの製造によって技術の方の第一歩を試みています」、 Supratik Guha を IBM の研究の物理科学のディレクター言いました。 「カーボン nanotube のトランジスターで動作する刺激は非常に小さい nanoscale 次元にそれ、それら優っています他のどの材料からもなされるトランジスターにです。 ただし、カーボン nanotubes の超高い純度のようなアドレス指定し、 nanoscale で配置を熟慮する挑戦があります。 私達は作っていますずっと両方の重要な大またを」。

最初は原子次元および形から起こる物理学のために調査されて、カーボン nanotubes は集積回路、エネルギー蓄積および変換の感じ、 DNA の配列 biomedical に及ぶアプリケーションで科学者によって世界的に探索されています。

この達成は同業者審査されたジャーナル性質のナノテクノロジーで今日出版されました。

カーボンへの道

鉛筆の 「鉛」がなされると静かにダイヤモンドにおよび、広範囲 IT アプリケーションがあるとカーボン、すぐに利用できる基本的な要素堅い水晶。

カーボン nanotubes は管に転送されるカーボンの単一の原子シートです。 カーボン nanotube は現在のケイ素のトランジスターと同じような方法ではたらく形作りましたりよりよい実行ですトランジスター装置のコアを。 それらが私達のデータ粉砕サーバー、最高実行コンピュータおよび超高速のスマートな電話に動力を与えるチップのトランジスターを取り替えるのに使用できます。

今年初めに、 IBM の研究者は 10 ナノメーター以下の分子次元で優秀なスイッチ作動できます - 人間の毛髪および一流のケイ素の技術のサイズ半分のよりより少しの繊維より薄いへの等量としてカーボン nanotube のトランジスターを 10,000 倍示しました。 電子回路の広範囲の模倣はケイ素回路と比較されるパフォーマンスの約 5 から 10 回の改善が可能であることを提案します。

上記されるように特に商業技術に、なるカーボン nanotubes のための実用的な挑戦が装置の純度そして配置が原因であります。 カーボン nanotubes は金属および半導体種の組合せとして自然に来、電子回路を作るためにウエファーの表面に完全に置かれる必要があります。 装置操作のために、金属物の完全な取り外しが回路のエラーを防ぐように本質的に要求する管の半導体の種類だけ有用です。 また、起こる大規模の統合のため基板のカーボン nanotube 装置のアラインメントそして位置を制御ことはできることも重大です。

これらの障壁を克服するためには、 IBM の研究者は高密度で基板の一直線に並べられたカーボン nanotubes の精密な、制御された配置 - 大きいより前の実験 2 つの一桁を可能にするイオン交換化学に基づいて新しい方法を開発しま、 1 平方センチメートルあたり約十億の密度の個々の nanotubes の制御された配置を可能にします。

プロセスは界面活性剤と混合されるカーボン nanotubes それらを水で溶けるようにする石鹸の種類から開始します。 基板は化学修正されたハフニウムの酸化物から成っている堀およびケイ素酸化物の残り (HfO2)の 2 つの酸化物で構成されます (SiO2)。 基板は表面の残りがきれいな間、 HfO2 領域に化学結合によってカーボン nanotube の解決および nanotubes の付加で浸されて得ます。

化学の、専門知識結合によって、 IBM の研究者を処理し、設計することは単一チップの 10以上 ,000 のトランジスターを製造できます。

なお、たくさんの装置の急速なテストは標準商業プロセスがコンパティビリティに原因で大量の性格描写のツールを使用して可能です。

この新しい配置の技術は容易に実行することができるので共通の化学薬品および既存の半導体の製造を含んで、企業がカーボン nanotubes をより大きいスケールで使用し、カーボン電子工学のためのそれ以上の革新を提供するようにします。

ソース: http://www.ibm.com

Last Update: 29. October 2012 06:30

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