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La Nuova Tecnica Permette all'Integrazione di Carbonio Nanotubes nei CI

Published on November 1, 2012 at 7:26 AM

Facendo Uso di nuovo metodo per precisamente gestire il deposito di carbonio, i ricercatori hanno dimostrato una tecnica per connettere i nanotubes multi-murati del carbonio ai cuscinetti metallici dei circuiti integrati senza l'alta resistenza dell'interfaccia prodotta mediante tecniche tradizionali di montaggio.

L'Immagine mostra un primo piano di un substrato di silicio che contiene una schiera degli elettrodi che è stata utilizzata nella ricerca di Tecnologia della Georgia per i nanotubes connettenti del carbonio. (Credito: Gary Docile)

Sulla Base dal del deposito indotto da raggio dell'elettrone (EBID), il lavoro è creduto per essere il primo per connettere gli shell multipli di un nanotube multi-murato del carbonio ai terminali del metallo su un substrato semiconduttore, che è pertinente a montaggio del circuito integrato. Facendo Uso di questa tecnica tridimensionale di montaggio, i ricercatori al Georgia Institute Of Technology hanno sviluppato i nanojoints grafitici su entrambe le estremità dei nanotubes multi-murati del carbonio, che hanno reso una diminuzione di 10 volte nella resistività nella sua connessione alle giunzioni del metallo.

La tecnica potrebbe facilitare l'integrazione dei nanotubes del carbonio come collega in circuiti integrati di prossima generazione che usano sia le componenti del carbonio che del silicio. La ricerca è stata supportata dal Semiconductor la Research Corporation e nelle sue fasi iniziali, dal National Science Foundation. Il lavoro è stato riferito il 4 ottobre 2012 online, tramite le Transazioni di IEEE del giornale su Nanotecnologia.

“Per la prima volta, abbiamo stabilito le connessioni agli shell multipli dei nanotubes del carbonio con una tecnica che è favorevole ad integrazione con i trattamenti convenzionali di microfabbricazione del circuito integrato,„ abbiamo detto Andrei Fedorov, il professor nel Banco dell'Asperula di George W. dell'Ingegneria Meccanica alla Tecnologia della Georgia “che Connette agli shell multipli permette che noi diminuiamo drammaticamente la resistenza e ci muoviamo verso il livello seguente di prestazione dell'unità.„

Nello sviluppare la nuova tecnica, i ricercatori hanno contato sulla modellistica per guidare i loro parametri trattati. Per renderlo evolutiva per la fabbricazione, egualmente hanno lavorato verso le tecnologie per l'isolazione e l'allineamento dei nanotubes diversi del carbonio fra i terminali del metallo su un substrato di silicio e per l'esame dei beni delle strutture risultanti. I ricercatori ritengono che la tecnica potrebbe anche essere usata per connettere il graphene a più strati ai contatti del metallo, sebbene la loro ricerca pubblicata finora abbia messo a fuoco sui nanotubes del carbonio.

Il trattamento a bassa temperatura di EBID ha luogo in un sistema del microscopio elettronico a scansione (SEM) modificato per il deposito materiale. La camera di vuoto di SEM è alterata per presentare i precursori dei materiali che i ricercatori vorrebbero depositare. Il cannone elettronico utilizzato normalmente per la rappresentazione dei nanostructures invece è utilizzato per generare gli elettroni secondari di energia bassa quando gli elettroni primari dell'alta energia interferiscono sul substrato alle posizioni con attenzione scelte. Quando gli elettroni secondari interagiscono con le molecole del precursore dell'idrocarburo presentate nella camera di SEM, il carbonio è depositato nelle posizioni desiderate.

Unico al trattamento di EBID, il carbonio depositato fa una forte, connessione chimico-tenuta da adesivo alle estremità dei nanotubes del carbonio, a differenza dell'interfaccia fisica debole-accoppiata fatta nelle tecniche tradizionali basate su evaporazione del metallo. Prima del deposito, le estremità dei nanotubes sono aperte facendo uso di un trattamento incisione, in modo dal carbonio depositato si sviluppa nell'estremità aperta del nanotube per connettere elettronicamente gli shell multipli. Ricottura Termica del carbonio dopo che il deposito lo converte in modulo grafitico cristallino che migliora significativamente la conduttività elettrica.

“Atomo-da-Atomo, possiamo sviluppare la connessione in cui i colpi del fascio di elettroni radrizzano vicino all'estremità aperta dei nanotubes del carbonio,„ Fedorov abbiamo spiegato. “Il più alto tasso di deposizione accade dove la concentrazione di precursore è alta e ci sono molti elettroni secondari. Ciò fornisce ad un nanoscale che scolpisce lo strumento controllo tridimensionale per connettere le estremità aperte dei nanotubes del carbonio su tutto il substrato desiderato.„

i nanotubes Multi-Murati del carbonio offrono la promessa di più alta capacità di lavorazione della consegna di informazioni per sicuro collega utilizzato negli apparecchi elettronici. I Ricercatori hanno preveduto una generazione futura di unità ibride basate sui circuiti integrati tradizionali ma usando collega basato sui nanotubes del carbonio.

Finora, tuttavia, la resistenza alle connessioni fra le strutture del carbonio e l'elettronica convenzionale del silicio ha stata troppo alta per rendere le unità pratiche.

“La sfida importante in materia è di fare una connessione non appena ad un singolo shell di un nanotube del carbonio,„ ha detto Fedorov. “Se soltanto la parete esterna di un nanotube del carbonio è connessa, realmente non guadagnate molto perché la maggior parte del canale di trasmissione è poco usato o non utilizzato.„

La tecnica sviluppata da Fedorov e dai suoi collaboratori produce la resistività di calo record alla connessione fra il nanotube del carbonio ed il cuscinetto del metallo. I ricercatori hanno misurato la resistenza in basso quanto circa 100 Ohm - un fattore di dieci più bassi del meglio che era stato misurato con altre tecniche della connessione.

“Questa tecnica ci dà molte nuove opportunità di entrare in avanti con l'integrazione dei questi nanostructures del carbonio in unità convenzionali,„ ha detto. “Poiché è carbonio, questa interfaccia presenta un vantaggio perché i sui beni sono simili a quelli dei nanotubes del carbonio a cui stanno fornendo una connessione.„

I ricercatori non conoscono esattamente quanto degli shell del nanotube del carbonio sono connessi, ma basato sulle misure della resistenza, credono che almeno 10 dei circa 30 shell di conduzione stiano contribuendo alla conduzione elettrica.

Tuttavia, trattare i nanotubes del carbonio posa una sfida significativa al loro uso come collega. Una Volta formati con la tecnica dell'arco elettrico, per esempio, i nanotubes del carbonio sono prodotti come groviglio delle strutture con le lunghezze varianti e dei beni, alcuni con i difetti meccanici. Le Tecniche sono state sviluppate per separare fuori i singoli nanotubes e per aprire le loro estremità.

Fedorov ed i suoi dottorandi Songkil Kim, Dhaval Kulkarni, Konrad Rykaczewski e Mathias Henry ex e corrente - del collaboratore, con il professor Vladimir Tsukruk di Tecnologia di Georgia - hanno messo a punto un metodo per l'allineamento dei nanotubes multi-murati attraverso i contatti elettronici facendo uso dei campi elettrici messi a fuoco congiuntamente ad un modello del substrato creato con la litografia del fascio di elettroni. Il trattamento ha un rendimento significativamente migliore dei nanotubes correttamente stati allineati del carbonio, con un potenziale per scalabilità sopra una grande area del chip.

Una Volta Che i nanotubes sono collocati nelle loro posizioni, il carbonio è depositato facendo uso del trattamento di EBID, seguito dalla grafitizzazione. La trasformazione di fase nell'interfaccia del carbonio è riflessa facendo uso della spettroscopia di Raman per assicurare che il materiale sia trasformato nel suo stato ottimale della grafite di nanocrystalline.

“Soltanto facendo gli avanzamenti in ciascuna di queste aree possiamo raggiungere questo progresso tecnologico, che è una tecnologia permettente per il nanoelectronics basato sui materiali di carbonio,„ lui abbiamo detto. “Questa è realmente una tappa critica per la fabbricazione dei molti generi differenti delle unità facendo uso dei nanotubes o del graphene del carbonio.„

Prima Che la nuova tecnica possa essere usata su vasta scala, i ricercatori dovranno migliorare la loro tecnica per l'allineamento dei nanotubes del carbonio e mettere a punto i sistemi di EBID capaci di depositare simultaneamente i connettori sulle unità multiple. I sistemi di fascio di elettroni In Anticipo parallelamente possono fornire un modo produr in seriee le connessioni, Fedorov ha detto.

“Una quantità di lavoro importante resta fare in questa area, ma crediamo che questa sia possibile se l'industria è interessata,„ lui abbia notato. “Ci sono le applicazioni dove i nanotubes d'integrazione del carbonio nei circuiti potrebbero essere molto attraenti.„

Sorgente: http://gtresearchnews.gatech.edu

Last Update: 1. November 2012 13:42

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