新的技术启用碳 Nanotubes 的综合化在集成电路的

Published on November 1, 2012 at 7:26 AM

使用准确控制的碳的证言新的方法,研究员展示了连接多被围住的碳 nanotubes 的技术到集成电路金属填充,不用传统制造技术导致的高界面阻力。

图象显示包含用于乔治亚技术研究为连接的碳 nanotubes 的一一些电极的硅体的特写镜头。 (赊帐: 温顺的加利)

凭电子射线诱发的证言 (EBID),这个工作认为是连接一多被围住的碳 nanotube 的多个壳的第一个到一个半导体的基体的金属终端,与集成电路制造是相关的。 使用此三维制造技术,乔治亚技术研究所的研究员开发了在多被围住的碳 nanotubes 的两个末端的石墨的 nanojoints,产生在抵抗力的十倍的减少在其与金属连接点的连接数。

这个技术可能实现碳 nanotubes 的综合化互联在使用硅和碳要素的下一代集成电路。 支持这个研究由 Semiconductor Research Corporation 和其早期,由国家科学基金会。 这个工作由在纳米技术的日记帐 IEEE 事务处理报告在线 2012年 10月 4日。

“第一次,我们建立了与碳 nanotubes 多个壳的连接与是顺应的对与常规集成电路 microfabrication 进程的综合化的技术”,说 Andrei 费多罗夫,机械工程的乔治的 W. Woodruff School 一位教授在 “连接到多个壳的乔治亚 Tech. 的允许我们显著减少阻力和移动向设备性能的下个级别”。

在开发新的技术,研究员取决于引导他们的过程参数的塑造。 要使它可升级为制造,他们也运作往技术查出和对齐的在金属终端之间的各自的碳 nanotubes 硅体的和检查的发生的结构的属性。 研究员相信这个技术可能也用于连接多层的 graphene 到金属联络,到目前为止,虽然他们的发布研究着重碳 nanotubes。

低温 EBID 进程在为物质证言修改的 (SEM)扫描电子显微镜系统进行。 SEM 的真空箱被修改介绍研究员希望存款材料的前体。 当高能主要电子在这个基体冲击在仔细选择的地点时,用于 nanostructures 想象通常的电子枪用于生成低能源二次电子。 当二次电子与碳氢化合物前体分子配合介绍到 SEM 房间时,碳在期望地点存款。

唯一对 EBID 进程,存款碳建立与碳 nanotubes 的末端的严格,化工保税的联系,不同于在传统技术做的弱耦合的物理接口在金属蒸发基础上。 使用蚀刻进程,在证言之前, nanotubes 的末端被开张,因此存款碳增长到 nanotube 的无定论的结尾电子上连接多个壳。 碳的热量焖火,在证言转换它成极大改进电导率的一份水晶石墨的表单以后。

“原子由原子,我们可以建立电子束碰撞正确最近碳 nanotubes 的无定论的结尾的连接数”,费多罗夫解释了。 “最高的沉淀率发生前体的浓度高的地方,并且有很多二次电子。 这提供雕刻工具以三维控制为连接的一 nanoscale 碳 nanotubes 的无定论的结尾在所有期望基体”。

多被围住的碳 nanotubes 在电子设备提供更高的信息发运处理量承诺肯定互联使用。 研究员构想了在传统集成电路基础上的杂种设备的一个下一代,但是使用互联基于碳 nanotubes。

直到现在,然而,在连接数的阻力碳结构和常规硅电子之间太高以至于不能使设备实用。

“在此域的大挑战是建立联系不仅仅与碳 nanotube 的唯一壳”,费多罗夫说。 “如果碳 nanotube 的仅外壁被连接,您确实不获取,因为大多数传输通道是利用不足或根本没使用”。

费多罗夫和他的合作者开发的技术导致最低纪录抵抗力在碳 nanotube 和金属填充之间的连接数。 研究员低于评定了与其他连接数技术的最好评定了阻力一样低象大约 100 欧姆 - 系数十。

“此技术提供我们许多新的机会今后连同集成这些碳 nanostructures 到常规设备”,他说。 “由于它是碳,此界面有一个好处,因为其属性类似于他们提供连接数的那些碳 nanotubes”。

研究员不正确地认识多少碳 nanotube 壳被连接,但是基于阻力评定,他们相信至少 10 大约 30 执行的壳造成电导。

然而,处理碳 nanotubes 形成一个重大的挑战他们的使用互联。 例如,当形成通过电弧技术碳 nanotubes 导致作为缠结与变化的长度的结构和属性,一些以机械缺陷。 技术被开发分隔唯一 nanotubes 和开张他们的末端。

费多罗夫和他的合作者 - 当前和前研究生 Songkil 金, Dhaval Kulkarni,康拉德 Rykaczewski 和 Mathias 亨利,以及乔治亚技术 Vladimir Tsukruk 教授 - 开发了对齐的多被围住的 nanotubes 一个方法在电子联络间使用集中的电场与通过电子束光刻被创建的基体模板的组合。 这个进程有一个显著改进的产量适当地对齐的碳 nanotubes,以在可缩放性的潜在一大筹码区。

一旦 nanotubes 被安置到他们的位置,使用 EBID 进程,碳存款,跟随由石墨化。 在碳界面的阶段转换被监控使用喇曼分光学保证材料被变换成其最佳的 nanocrystalline 石墨状态。

“通过做预付款在这些区中的每一仅可以我们达到此技术跃进,是在碳材料基础上的 nanoelectronics 的启用的技术”,他说。 “这确实是做的许多不同的种类一个关键措施设备使用碳 nanotubes 或 graphene”。

在可以大规模前地使用新的技术,研究员将必须改进他们的对齐碳 nanotubes 的技术和开发能 EBID 的系统同时存款在多个设备的连接。 预付款电子束系统可能平行提供方式大量生产连接数,费多罗夫说。

“一个主要工作量在此区留待去完成,但是我们相信这是可能的,如果行业变得感兴趣”,他注意。 “有集成的碳 nanotubes 到电路里可能是非常有吸引力的应用”。

来源: http://gtresearchnews.gatech.edu

Last Update: 1. November 2012 13:41

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