Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Technical Sales Solutions - 5% off any SEM, TEM, FIB or Dual Beam

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

De Nieuwe Techniek Laat Integratie van Koolstof Nanotubes in ICs toe

Published on November 1, 2012 at 7:26 AM

Gebruikend een nieuwe methode om het deposito van koolstof precies te controleren, hebben de onderzoekers een techniek aangetoond om multi-ommuurde koolstof nanotubes met de metaalstootkussens van geïntegreerde schakelingen zonder de hoge interfaceweerstand te verbinden die door traditionele vervaardigingstechnieken wordt veroorzaakt.

Het Beeld toont een close-up van een siliciumsubstraat dat een serie van elektroden bevat die in het onderzoek van Technologie van Georgië voor het verbinden van koolstof nanotubes werd gebruikt. (Krediet: Gedwee Gary)

Gebaseerd bij elektron het straal-veroorzaakte deposito (EBID), wordt het werk verondersteld om te zijn de eerste om veelvoudige shells van een multi-ommuurde koolstof nanotube met metaalterminals op een semiconducting substraat te verbinden, dat voor de vervaardiging van geïntegreerde schakelingen relevant is. Gebruikend deze driedimensionele vervaardigingstechniek, ontwikkelden de onderzoekers bij het Instituut van Georgië van Technologie grafietnanojoints op beide einden van de multi-ommuurde koolstof nanotubes, die een daling van 10 keer van weerstandsvermogen in zijn aansluting aan metaalverbindingen opbracht.

De techniek kon de integratie van koolstof vergemakkelijken nanotubes zoals onderling verbindt in volgende-generatiegeïntegreerde schakelingen die zowel silicium als koolstofcomponenten gebruiken. Het onderzoek werd gesteund door het Bedrijf van het Onderzoek van de Halfgeleider, en in zijn vroege stadia, door de Nationale Stichting van de Wetenschap. Het werk werd gemeld online 4 Oktober, 2012, door de Transacties van dagboekIEEE over Nanotechnologie.

„Voor het eerst, hebben wij aanslutingen aan veelvoudige shells van koolstof nanotubes met een techniek gevestigd die voor integratie met conventionele microfabricationprocessen van geïntegreerde schakelingen,“ bovengenoemde Andrei Fedorov, een professor in de School van het Bedstro van George W. van Werktuigbouw bij Technologie van Georgië ontvankelijk is. „Het Verbinden met veelvoudige shells staat ons toe om zich de weerstand en te bewegen tegen het volgende niveau van apparatenprestaties dramatisch te verminderen.“

Bij het ontwikkelen van de nieuwe techniek, baseerden de onderzoekers zich bij de modellering om hun procesparameters te leiden. Om het scalable te maken voor productie, ijverden zij ook voor technologieën voor het isoleren van en het richten van individuele koolstof nanotubes tussen de metaalterminals aan een siliciumsubstraat, en voor het onderzoeken van de eigenschappen van de resulterende structuren. De onderzoekers geloven de techniek ook kon worden gebruikt om multi-layered graphene met metaalcontacten te verbinden, hoewel hun gepubliceerd onderzoek zich tot dusver heeft geconcentreerd op koolstof nanotubes.

Het proces EBID bij lage temperatuur vindt in een systeem van de aftasten (SEM)elektronenmicroscoop dat voor materieel deposito wordt gewijzigd plaats. De luchtledige kamer van SEM wordt veranderd om voorlopers van de materialen te introduceren die de onderzoekers zouden willen deponeren. Het elektronenkanon dat normaal voor weergave van nanostructures wordt gebruikt wordt in plaats daarvan gebruikt om lage energie secundaire elektronen te produceren wanneer de hoge energie primaire elektronen op het substraat bij zorgvuldig gekozen plaatsen beïnvloeden. Wanneer de secundaire elektronen in wisselwerking met de molecules van de koolwaterstofvoorloper die in de kamer van SEM worden geïntroduceerd staan, wordt de koolstof gedeponeerd in gewenste plaatsen.

Uniek aan het proces EBID, maakt de gedeponeerde koolstof een sterke, chemisch-in entrepot aansluting aan de einden van de koolstof nanotubes, in tegenstelling tot de zwak-gekoppelde fysieke interface die in traditionele technieken wordt gemaakt die bij de metaalverdamping worden gebaseerd. Voorafgaand aan deposito, worden de einden van nanotubes geopend gebruikend een etsproces, zodat groeit de gedeponeerde koolstof in het open eind van nanotube om veelvoudige shells elektronisch te verbinden. Het Thermische ontharden van de koolstof na deposito zet het in een kristallijne grafietvorm om die beduidend elektrogeleidingsvermogen verbetert.

„Atoom-door-Atoom, kunnen wij de aansluting bouwen waar de elektronenstraal net dichtbij het open eind van de koolstof nanotubes slaat,“ verklaarde Fedorov. Het „hoogste tarief van deposito komt voor waar de concentratie van voorloper hoog is en er heel wat secundaire elektronen zijn. Dit voorziet een nanoscale het beeldhouwen hulpmiddel van driedimensionele controle voor het verbinden van de open einden van koolstof nanotubes op om het even welk gewenst substraat.“

De multi-Ommuurde koolstof nanotubes aanbieding de belofte van de hogere productie van de informatielevering voor bepaald verbindt gebruikt in elektronische apparaten onderling. De Onderzoekers hebben een toekomstige generatie van hybride apparaten voorzien die op traditionele geïntegreerde schakelingen worden gebaseerd maar het gebruiken verbindt gebaseerd op koolstof nanotubes onderling.

Tot nu toe, echter, is de weerstand bij de aanslutingen tussen de koolstofstructuren en de conventionele siliciumelektronika te hoog geweest de apparaten praktisch te maken.

De „grote uitdaging op dit gebied is een aansluting aan één enkele shell van een koolstof niet alleen te maken nanotube,“ bovengenoemde Fedorov. „Als slechts de buitenmuur van een koolstof nanotube wordt verbonden, bereikt u werkelijk veel niet omdat het grootste deel van het transmissiekanaal under-utilized of niet gebruikt bij allen.“ is

De techniek die door Fedorov en zijn medewerkers wordt ontwikkeld veroorzaakt verslag laag weerstandsvermogen bij de aansluting tussen de koolstof nanotube en het metaalstootkussen. De onderzoekers hebben weerstand zo laag zoals ongeveer 100 Ohms - een factor van tien lager dan het beste gemeten dat met andere aansluting technieken was gemeten.

„Deze techniek biedt ons de vele nieuwe kansen om met het integreren van deze koolstofnanostructures in conventionele apparaten door te gaan,“ hij zei. „Omdat het koolstof is, heeft deze interface een voordeel omdat zijn eigenschappen aan die van de koolstof nanotubes gelijkaardig zijn waaraan zij een aansluting.“ verstrekken

De onderzoekers weten precies hoeveel van koolstof nanotube shells niet worden verbonden, maar gebaseerd op weerstandsmetingen, geloven zij minstens 10 van ongeveer 30 die shells leiden tot elektrogeleiding bijdragen.

Nochtans, vormt de behandelingskoolstof nanotubes een significante uitdaging aan hun gebruik zoals onderling verbindt. Wanneer gevormd door de elektrische boogtechniek, bijvoorbeeld, wordt de koolstof nanotubes geproduceerd als verwarring van structuren met variërende lengten en eigenschappen, wat met mechanische tekorten. De Technieken zijn aan afzonderlijke uit enige nanotubes, en ontwikkeld om hun einden te openen.

Fedorov en zijn medewerkers - huidige en vroegere gediplomeerde studenten Songkil Kim, Dhaval Kulkarni, Konrad Rykaczewski en Mathias Henry, samen met Technologie van Georgië Professor Vladimir Tsukruk - ontwikkelden een methode om multi-ommuurd nanotubes over elektronische contacten gebruikend geconcentreerde elektrogebieden in combinatie met een substraatmalplaatje te richten dat door elektronenstraallithografie wordt gecreeerd. Het proces heeft een beduidend betere opbrengst van behoorlijk gerichte koolstof nanotubes, met een potentieel voor scalability over een groot spaandergebied.

Zodra nanotubes in hun posities worden geplaatst, wordt de koolstof gedeponeerd gebruikend het proces EBID, dat door omzetting tot grafiet wordt gevolgd. De fasetransformatie in de koolstofinterface wordt gecontroleerd gebruikend de spectroscopie Raman om ervoor te zorgen dat het materiaal in zijn optimale nanocrystalline grafietstaat wordt omgezet.

„Slechts door vooruitgang in elk van deze gebieden te maken kunnen wij deze technologische voorsprong bereiken, die een machtigingstechnologie voor nanoelectronics die op koolstofmaterialen is wordt gebaseerd,“ hij zeiden. „Dit is werkelijk een kritieke stap voor het maken van vele verschillende soorten apparaten die koolstof gebruiken nanotubes of graphene.“

Alvorens de nieuwe techniek op grote schaal kan worden gebruikt, zullen de onderzoekers hun techniek moeten verbeteren om koolstof te richten nanotubes en systemen ontwikkelen EBID bekwaam om schakelaars op veelvoudige apparaten gelijktijdig te deponeren. De Vooruitgang in parallelle elektronenstraalsystemen kan een manier verstrekken om de aanslutingen, bovengenoemde Fedorov in massa te produceren.

Een „belangrijke hoeveelheid werk moet nog op dit gebied worden gedaan, maar wij geloven dit als de industrie geinteresseerd wordt,“ hij nota nam van mogelijk is. „Er zijn toepassingen waar het integreren de koolstof nanotubes in kringen zeer aantrekkelijk zou kunnen zijn.“

Bron: http://gtresearchnews.gatech.edu

Last Update: 1. November 2012 13:42

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit