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La Nueva Técnica Activa la Integración del Carbón Nanotubes en los ICs

Published on November 1, 2012 at 7:26 AM

Usando un nuevo método para exacto controlar la deposición del carbón, los investigadores han demostrado una técnica para conectar nanotubes multi-emparedados del carbón con las pistas metálicas de circuitos integrados sin la alta resistencia del interfaz producida por técnicas tradicionales de la fabricación.

La Imagen muestra un primer de un substrato de silicio que contiene un arsenal de electrodos que fue utilizado en la investigación de la Tecnología de Georgia para los nanotubes del carbón que conectaban. (Haber: Gary Mansa)

De Acuerdo con la deposición haz-inducida electrón (EBID), el trabajo se cree para ser el primer para conectar shelles múltiples de un nanotube multi-emparedado del carbón con las terminales del metal en un substrato semiconductor, que es relevante a la fabricación del circuito integrado. Usando esta técnica tridimensional de la fabricación, los investigadores en el Instituto de Tecnología de Georgia desarrollaron nanojoints grafíticos en ambos extremos de los nanotubes multi-emparedados del carbón, que rindieron una disminución de diez veces de la resistencia en su conexión a las uniones del metal.

La técnica podría facilitar la integración de los nanotubes del carbón como interconecta en los circuitos integrados de la siguiente-generación que utilizan componentes del silicio y del carbón. La investigación fue utilizada por el Semiconductor Research Corporation, y en sus primeros tiempos, por el National Science Foundation. El trabajo fue señalado el 4 de octubre de 2012 en línea, por las Transacciones de IEEE del gorrón en la Nanotecnología.

“Por primera vez, hemos establecido conexiones a los shelles múltiples de los nanotubes del carbón con una técnica que es favorable a la integración con procesos convencionales del microfabrication del circuito integrado,” dijimos a Andrei Fedorov, un profesor en la Escuela de la Aspérula de George W. de la Ingeniería Industrial en la Tecnología de Georgia “Que Conecta con los shelles múltiples permite que reduzcamos dramáticamente la resistencia y que nos traslademos al nivel siguiente de funcionamiento del dispositivo.”

En desarrollar la nueva técnica, los investigadores confiaron en el modelado para conducir sus parámetros de proceso. Para hacerla escalable para fabricar, también trabajaron hacia las tecnologías para aislar y alinear nanotubes individuales del carbón entre las terminales del metal en un substrato de silicio, y para examinar las propiedades de las estructuras resultantes. Los investigadores creen que la técnica se podría también utilizar para conectar el graphene de varias capas con los contactos del metal, aunque su investigación publicada se ha centrado hasta ahora en nanotubes del carbón.

El proceso a baja temperatura de EBID ocurre en un sistema del microscopio electrónico (SEM) de exploración modificado para la deposición material. El compartimiento del vacío de SEM se altera para introducir los precursores de los materiales que los investigadores quisieran depositar. La pistola de electrón usada normalmente para la proyección de imagen de nanostructures en lugar de otro se utiliza para generar electrones secundarios de la energía inferior cuando los electrones primarios de la alta energía afectan al substrato en las ubicaciones cuidadosamente elegidas. Cuando los electrones secundarios obran recíprocamente con las moléculas del precursor del hidrocarburo introducidas en el compartimiento de SEM, el carbón se deposita en ubicaciones deseadas.

Único al proceso de EBID, el carbón depositado hace una conexión fuerte, químico-bajo fianza a los extremos de los nanotubes del carbón, a diferencia del interfaz físico débil-acoplado hecho en las técnicas tradicionales basadas en la evaporación del metal. Antes de la deposición, los extremos de los nanotubes se abren usando un proceso de la aguafuerte, así que el carbón depositado crece en el extremo abierto del nanotube para conectar electrónicamente shelles múltiples. Esmaltación Térmica del carbón después de que la deposición lo convierta a un formulario grafítico cristalino que mejore importante conductividad eléctrica.

“Átomo-por-Átomo, podemos construir la conexión donde el haz electrónico pulso cercano derecho el extremo abierto de los nanotubes del carbón,” Fedorov explicamos. “El índice de deposición más alto ocurre donde está alta la concentración de precursor y hay muchos electrones secundarios. Esto provee de un nanoscale que esculpe la herramienta el mando tridimensional para conectar los extremos abiertos de los nanotubes del carbón en cualquier substrato deseado.”

la oferta Multi-Emparedada de los nanotubes del carbón la promesa de una producción más alta de la salida de la información con certeza interconecta utilizado en dispositivos electrónicos. Los Investigadores han previsto una futura generación de dispositivos híbridos basados en los circuitos integrados tradicionales pero el usar interconecta basado en nanotubes del carbón.

Hasta ahora, sin embargo, la resistencia en las conexiones entre las estructuras del carbón y la electrónica convencional del silicio ha sido demasiado alta hacer los dispositivos prácticos.

“El gran reto en este campo es hacer una conexión no apenas a un único shell de un nanotube del carbón,” dijo a Fedorov. “Si solamente la pared exterior de un nanotube del carbón se conecta, usted no gana realmente mucho porque la mayor parte del canal de transmisión es inutilizado o no utilizado en absoluto.”

La técnica desarrollada por Fedorov y sus colaboradores produce resistencia de la bajada de récord en la conexión entre el nanotube del carbón y la pista del metal. Los investigadores han medido resistencia tan bajo como aproximadamente 100 Ohmios - un factor de diez más inferiores que el mejor que había sido medido con otras técnicas de la conexión.

“Esta técnica nos da muchas nuevas oportunidades de entrar hacia adelante con la integración de estos nanostructures del carbón los dispositivos convencionales,” él dijo. “Porque es carbón, este interfaz tiene una ventaja porque sus propiedades son similares a las de los nanotubes del carbón a los cuales están proporcionando a una conexión.”

Los investigadores no conocen exactamente cuántos de los shelles del nanotube del carbón se conectan, pero basado en mediciones de la resistencia, creen que por lo menos 10 de los aproximadamente 30 shelles de conducto están contribuyendo a la conducción eléctrica.

Sin Embargo, la manipulación de nanotubes del carbón plantea un reto importante a su uso como interconecta. Cuando están formados con la técnica del arco voltaico, por ejemplo, los nanotubes del carbón se producen como enredo de estructuras con longitudes diversas y de las propiedades, algunas con defectos mecánicos. Las Técnicas se han desarrollado para separar fuera únicos nanotubes, y para abrir sus extremos.

Fedorov y sus estudiantes de tercer ciclo Songkil Kim, Dhaval Kulkarni, Conrado Rykaczewski y Matías Henry del colaborador - actual y anteriores, junto con profesor Vladimir Tsukruk de la Tecnología de Georgia - desarrollaron un método para alinear los nanotubes multi-emparedados a través de contactos electrónicos usando campos eléctricos enfocados conjuntamente con un modelo del substrato creado con la litografía de haz electrónico. El proceso tiene un rendimiento importante mejorado de nanotubes correctamente alineados del carbón, con un potencial para la capacidad de conversión a escala sobre un área grande de la viruta.

Una Vez Que los nanotubes se ponen en sus posiciones, el carbón se deposita usando el proceso de EBID, seguido por la grafitización. La transformación de la fase en el interfaz del carbón se vigila usando la espectroscopia de Raman para asegurarse de que el material está transformado en su estado óptimo del grafito del nanocrystalline.

“Solamente haciendo avances en cada uno de estas áreas podemos lograr este avance tecnológico, que es una tecnología de activação para el nanoelectronics basado en los materiales de carbón,” él dijimos. “Esto es realmente un paso de progresión crítico para hacer muchas diversas clases de dispositivos usando nanotubes o graphene del carbón.”

Antes De Que la nueva técnica se pueda utilizar a gran escala, los investigadores tendrán que mejorar su técnica para alinear nanotubes del carbón y desarrollar los sistemas de EBID capaces de depositar los conectores en los dispositivos múltiples simultáneamente. Los sistemas del haz electrónico de los Avances paralelamente pueden proporcionar a una manera de producir en masa las conexiones, Fedorov dijo.

“Sigue habiendo una cantidad de trabajo importante ser hecho en esta área, pero creemos que esto es posible si la industria llega a estar interesada,” él observó. “Hay las aplicaciones donde los nanotubes de integración del carbón en los circuitos podrían ser muy atractivos.”

Fuente: http://gtresearchnews.gatech.edu

Last Update: 1. November 2012 13:44

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