新しい技術は IC のカーボン Nanotubes の統合を可能にします

Published on November 1, 2012 at 7:26 AM

正確にカーボンの沈殿を制御するための新しい方法を使用して、研究者は従来の製造の技術によって作り出される高いインターフェイス抵抗なしで集積回路の金属パッドに複数の囲まれたカーボン nanotubes を接続するための技術を示しました。

画像は接続カーボン nanotubes のためにジョージアの技術の研究で使用された電極のアレイを含んでいるシリコン基板のクローズアップを示します。 (信用: 柔和なギャリー)

電子ビーム誘発の沈殿に基づいて (EBID)、作業は集積回路の製造に関連している半導体の基板の金属ターミナルに複数の囲まれたカーボン nanotube の多重シェルを接続する第 1 であると信じられます。 この三次元製造の技術を使用して、ジョージアの技術協会の研究者は金属の接続点への接続の抵抗の十倍の減少をもたらした複数の囲まれたカーボン nanotubes の両端の黒鉛の nanojoints を開発しました。

技術はケイ素およびカーボン両方コンポーネントを使用する次世代の集積回路のカーボン nanotubes の統合をように相互接続します促進できます。 研究は全米科学財団によって Semiconductor Research Corporation によって、そして初期で、サポートされました。 作業はナノテクノロジーのジャーナル IEEE のトランザクションによってオンライン 2012 年を 10 月 4 日、報告されました。

「はじめて、私達は慣習的な集積回路の microfabrication プロセスの統合に従う義務がある技術のカーボン nanotubes の多重シェルへの接続を」、言いました Andrei Fedorov を確立しました、多重シェルに接続するジョージア Tech. の機械工学のジョージ W. Woodruff School の教授は 「劇的に抵抗を減らし、装置パフォーマンスの次のレベルに移動することを許可します私達が」。

新しい技術の開発で、研究者は彼らのプロセスパラメータを導く模倣に頼りました。 それを製造のためにスケーラブルにするためには、彼らはまたシリコン基板の金属ターミナル間の個々のカーボン nanotubes を隔離し、一直線に並べると生じる構造の特性を検査するための技術の方に働きました。 研究者は出版された研究がカーボン nanotubes に今のところ焦点を合わせてしまったけれども金属の接触に多層の graphene を接続するのに技術がまた使用できることを信じます。

低温 EBID プロセスは物質的な沈殿のために修正される (SEM)走査型電子顕微鏡システムで起こります。 SEM の真空槽は研究者が沈殿させることを望む材料の前駆物質を導入するために変わります。 高エネルギーの一次電子が注意深く選択された位置で基板で衝突するとき普通 nanostructures のイメージ投射に使用する電子銃が代りに低負荷の二次電子を生成するのに使用されています。 二次電子が SEM 区域に導入される炭化水素の前駆物質の分子と相互に作用しているときカーボンは望ましい位置で沈殿します。

EBID プロセスに一義的、沈殿させたカーボンは金属の蒸発に基づいて従来の技術でなされる弱つながれた物理インターフェイスとは違うカーボン nanotubes の端への強い、化学担保付きの接続を、します。 沈殿前に、 nanotubes の端はエッチングプロセスを使用して開きます、電子的に多重シェルを接続するために従って沈殿させたカーボンは nanotube の開放端に大きくなります。 沈殿がかなり電気伝導率を改善する結晶の黒鉛形式にそれを変換した後カーボンの熱アニーリング。

「原子によ原子、私達は」、 Fedorov 説明しました電子ビームが右の近いカーボン nanotubes の開放端打つ接続を構築してもいいです。 「沈殿の最高速度によっては前駆物質の集中がどこにが高く、多くの二次電子があるか発生します。 これはあらゆる望ましい基板で三次元制御を与えますカーボン nanotubes の開放端を接続するためのツールを彫る nanoscale に」。

複数の囲まれたカーボン nanotubes はのためのより高い情報配達スループットの約束を相互接続するが電子デバイスで使用されて確信しています。 研究者は従来の集積回路に基づいてハイブリッド装置の次世代を想像しましたが、使用はカーボン nanotubes に基づいて相互接続します。

しかし今までカーボン構造と慣習的なケイ素の電子工学間の接続の抵抗はずっと装置を実用的にさせるには余りにも高いです。

「このフィールドの大きな挑戦カーボン nanotube の単一シェルへの接続をちょうどすることです」は Fedorov を言いました。 「カーボン nanotube の外壁だけ接続されれば、通信チャネルのほとんどが十分に利用されていないですまたは全然利用されない」。ので実際に多くを得ません

Fedorov および彼の共作者が開発する技術はカーボン nanotube と金属のパッド間の接続で最低記録の抵抗を作り出します。 研究者はおよそ 100 オーム - 他の接続の技術と測定されたベストより低い 10 の要因抵抗を低く測定しました。

「この技術私達に慣習的な装置にこれらのカーボン nanostructures の統合と前に進む多くの新しい機会を与えます」はと彼は言いました。 「それがカーボンであるので、特性が接続を」。提供しているカーボン nanotubes のそれらに類似しているのでこのインターフェイスに利点があります

研究者はおよそ 30 の行なうシェルの少なくとも 10 が電気伝導に貢献していることを接続されるが、抵抗の測定に基づいて、信じますかカーボン nanotube のシェルの何丁度知りません。

ただし、カーボン nanotubes を扱うことは使用に重要な挑戦をように相互接続します提起します。 、例えば電気アークの技術によって形作られたとき、カーボン nanotubes はさまざまな長さの構造および特性、機械欠陥とのいくつかのもつれとして作り出されます。 技術は単一の nanotubes を分け、端を開くために開発されました。

Fedorov および彼の共作者の - ジョージアの技術教授と共に Vladimir Tsukruk および前の大学院生 Songkil 金、 Dhaval Kulkarni、コンラート Rykaczewski およびマチアスヘンリー電子ビームリソグラフィによって作成された基板のテンプレートと組み合わせて集中された電場を使用して、現在の - 電子接触を渡る複数の囲まれた nanotubes を一直線に並べるための方法を開発しました。 プロセスに大きいチップ領域上のスケーラビリティのための潜在性のきちんと一直線に並べられたカーボン nanotubes のかなり改良された収穫が、あります。

nanotubes が位置に置かれれば、カーボンは黒鉛化に先行している EBID プロセスを使用して沈殿します。 カーボンインターフェイスの段階の変形はラマン分光学を使用して材料が最適の nanocrystalline のグラファイトの州に変形することを保障するために監視されます。

「これらの領域のそれぞれの前進によってだけカーボン材料に基づいて nanoelectronics のための可能になる技術あるとこの技術的進歩を達成してもいいです私達は」彼言いました。 「これはカーボン nanotubes か graphene を使用してです実際に装置の多くの異なった種類を作るためのクリティカルステップ」。

新しい技術が大規模に使用することができる前に研究者は多重装置のコネクターを同時に沈殿させることカーボン nanotubes を一直線に並べるための彼らの技術を改善し、できる EBID システムを開発しなければなりません。 前進並行して電子ビームシステムは接続を大量生産する方法を提供するかもしれませんと Fedorov は言いました。

「主要な仕事量この領域でされることを残りますが企業が興味があるようになればこれが可能」、は彼注意したであることを私達は信じます。 「回路への統合カーボン nanotubes が」。非常に魅力的のことができるアプリケーションがあります

ソース: http://gtresearchnews.gatech.edu

Last Update: 1. November 2012 13:43

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