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

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

A Técnica Nova Permite a Integração do Carbono Nanotubes nos CI

Published on November 1, 2012 at 7:26 AM

Usando um método novo para precisamente controlar o depósito do carbono, os pesquisadores demonstraram uma técnica para conectar nanotubes multi-murados do carbono às almofadas metálicas dos circuitos integrados sem a resistência alta da relação produzida por técnicas tradicionais da fabricação.

A Imagem mostra um close-up de uma carcaça de silicone que contem uma disposição de eléctrodos que seja usada na pesquisa da Tecnologia de Geórgia para nanotubes de conexão do carbono. (Crédito: Gary Manso)

Baseado no depósito feixe-induzido elétron (EBID), o trabalho é acreditado para ser o primeiro para conectar escudos múltiplos de um nanotube multi-murado do carbono aos terminais do metal em uma carcaça semiconducting, que seja relevante à fabricação do circuito integrado. Usando esta técnica tridimensional da fabricação, os pesquisadores no Instituto de Tecnologia de Geórgia desenvolveram nanojoints graphitic em ambas as extremidades dos nanotubes multi-murados do carbono, que renderam 10 vezes uma diminuição na resistividade em sua conexão às junções do metal.

A técnica poderia facilitar a integração de nanotubes do carbono como interconecta nos circuitos integrados da próxima geração que usam componentes do silicone e do carbono. A pesquisa foi apoiada pelo Semicondutor Pesquisa Corporaçõ, e em suas fases iniciais, pelo National Science Foundation. O trabalho foi relatado o 4 de outubro de 2012 em linha, pelas Transacções de IEEE do jornal na Nanotecnologia.

“Pela primeira vez, nós estabelecemos conexões aos escudos múltiplos de nanotubes do carbono com uma técnica que fosse favorável à integração com processos convencionais do microfabrication do circuito integrado,” dissemos Andrei Fedorov, um professor na Escola da Aspérula de George W. da Engenharia Mecânica na Tecnologia de Geórgia “que Conecta aos escudos múltiplos permite que nós reduzam dramàtica a resistência e transportem-se ao nível seguinte de desempenho do dispositivo.”

Em desenvolver a técnica nova, os pesquisadores confiaram na modelagem para guiar seus parâmetros de processo. Para fazê-lo evolutivo para fabricar, igualmente trabalharam para tecnologias para isolar e alinhar nanotubes individuais do carbono entre os terminais do metal em uma carcaça de silicone, e para examinar as propriedades das estruturas resultantes. Os pesquisadores acreditam que a técnica poderia igualmente ser usada para conectar o graphene multi-mergulhado aos contactos do metal, embora sua pesquisa publicada se tem centrado até agora sobre nanotubes do carbono.

O processo de baixa temperatura de EBID ocorre em um sistema do microscópio de elétron (SEM) da exploração alterado para o depósito material. A câmara de vácuo de SEM é alterada para introduzir precursores dos materiais que os pesquisadores gostariam de depositar. A arma de elétron usada normalmente para a imagem lactente dos nanostructures está usada pelo contrário para gerar elétrons secundários de baixa energia quando os elétrons preliminares do de alta energia usurpam na carcaça em lugar com cuidado escolhidos. Quando os elétrons secundários interagem com as moléculas do precursor do hidrocarboneto introduzidas na câmara de SEM, o carbono está depositado em lugar desejados.

Original ao processo de EBID, o carbono depositado faz uma conexão forte, químico-ligada às extremidades dos nanotubes do carbono, ao contrário da relação física fraco-acoplada feita nas técnicas tradicionais baseadas na evaporação do metal. Antes do depósito, as extremidades dos nanotubes são abertas usando um processo gravura a água-forte, assim que o carbono depositado cresce na extremidade aberta do nanotube para conectar electronicamente escudos múltiplos. Recozimento Térmico do carbono depois que o depósito o converte a um formulário graphitic cristalino que melhore significativamente a condutibilidade elétrica.

“Átomo-por-Átomo, nós podemos construir a conexão onde o feixe de elétron golpeia próximo direito a extremidade aberta dos nanotubes do carbono,” Fedorov explicamos. “A taxa de depósito a mais alta ocorre onde a concentração de precursor é alta e há muitos elétrons secundários. Isto fornece um nanoscale que sculpturing a ferramenta o controle tridimensional para conectar as extremidades abertas de nanotubes do carbono em toda a carcaça desejada.”

a oferta Multi-Murada dos nanotubes do carbono a promessa de uma produção mais alta da entrega da informação interconecta com certeza usado nos dispositivos electrónicos. Os Pesquisadores previram uma futura geração de dispositivos híbridos baseados em circuitos integrados tradicionais mas usar-se interconecta baseado em nanotubes do carbono.

Até aqui, contudo, a resistência nas conexões entre as estruturas do carbono e a eletrônica convencional do silicone foi demasiado alta fazer os dispositivos práticos.

“O grande desafio neste campo é fazer uma conexão não apenas a um único escudo de um nanotube do carbono,” disse Fedorov. “Se somente a parede exterior de um nanotube do carbono é conectada, você realmente não ganha muito porque a maioria do canal de transmissão é pouco utilizado ou não utilizado de todo.”

A técnica desenvolvida por Fedorov e por seus colaboradores produz a resistividade dos mais baixo de sempre na conexão entre o nanotube do carbono e a almofada do metal. Os pesquisadores mediram a resistência tão baixo quanto aproximadamente 100 Ohms - um factor de dez mais baixos do que o melhor que tinha sido medido com outras técnicas da conexão.

“Esta técnica dá-nos muitas oportunidades novas de entrar para a frente com integração destes nanostructures do carbono em dispositivos convencionais,” disse. “Porque é carbono, esta relação tem uma vantagem porque suas propriedades são similares àquelas dos nanotubes do carbono a que estão fornecendo uma conexão.”

Os pesquisadores não conhecem exactamente quanto dos escudos do nanotube do carbono são conectadas, mas baseado em medidas da resistência, acreditam que pelo menos 10 dos aproximadamente 30 escudos de condução estão contribuindo à condução elétrica.

Contudo, segurar nanotubes do carbono levanta um desafio significativo a seu uso como interconecta. Quando formados com a técnica do arco elétrico, por exemplo, os nanotubes do carbono são produzidos como um emaranhado das estruturas com os comprimentos de variação e das propriedades, algumas com defeitos mecânicos. As Técnicas foram desenvolvidas para separar para fora únicos nanotubes, e para abrir suas extremidades.

Fedorov e seus alunos diplomados Songkil Kim, Dhaval Kulkarni, Konrad Rykaczewski e Mathias Henry do colaborador - actual e os anteriores, junto com o professor Vladimir Tsukruk da Tecnologia de Geórgia - desenvolveram um método para alinhar os nanotubes multi-murados através dos contactos eletrônicos usando campos elétricos focalizados em combinação com um molde da carcaça criado com a litografia de feixe de elétron. O processo tem um rendimento significativamente melhorado de nanotubes correctamente alinhados do carbono, com um potencial para a escalabilidade sobre uma grande área da microplaqueta.

Uma Vez Que os nanotubes são colocados em suas posições, o carbono está depositado usando o processo de EBID, seguido pelo graphitization. A transformação da fase na relação do carbono é monitorada usando a espectroscopia de Raman para assegurar-se de que o material esteja transformado em seu estado óptimo da grafite do nanocrystalline.

“Somente fazendo avanços em cada um destas áreas podemos nós conseguir este avanço tecnológico, que é uma tecnologia de possibilidade para o nanoelectronics baseado em materiais de carbono,” ele dissemos. “Este é realmente um passo crítico para fazer muitos tipos diferentes dos dispositivos usando nanotubes ou graphene do carbono.”

Antes Que a técnica nova possa ser usada em grande escala, os pesquisadores terão que melhorar sua técnica para alinhar nanotubes do carbono e desenvolver os sistemas de EBID capazes de depositar simultaneamente conectores em dispositivos múltiplos. Os sistemas de feixe do elétron dos Avanços paralelamente podem fornecer uma maneira de produzir em massa as conexões, Fedorov disse.

“Uma quantidade de trabalho principal permanece ser feita nesta área, mas nós acreditamos que esta é possível se a indústria se torna interessada,” ele notou. “Há as aplicações onde os nanotubes de integração do carbono em circuitos poderiam ser muito atractivos.”

Source: http://gtresearchnews.gatech.edu

Last Update: 1. November 2012 13:43

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