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新的技術啟用碳 Nanotubes 的綜合化在集成電路的

Published on November 1, 2012 at 7:26 AM

使用準確控制的碳的證言新的方法,研究員展示了連接多被圍住的碳 nanotubes 的技術到集成電路金屬填充,不用傳統製造技術導致的高界面阻力。

圖像顯示包含用於喬治亞技術研究為連接的碳 nanotubes 的一一些電極的硅體的特寫鏡頭。 (赊帳: 溫順的加利)

憑電子射線誘發的證言 (EBID),這個工作認為是連接一多被圍住的碳 nanotube 的多個殼的第一个到一個半導體的基體的金屬終端,與集成電路製造是相關的。 使用此三維製造技術,喬治亞技術研究所的研究員開發了在多被圍住的碳 nanotubes 的兩個末端的石墨的 nanojoints,產生在抵抗力的十倍的減少在其與金屬連接點的連接數。

這個技術可能實現碳 nanotubes 的綜合化互聯在使用硅和碳要素的下一代集成電路。 支持這個研究由 Semiconductor Research Corporation 和其早期,由國家科學基金會。 這個工作由在納米技術的日記帳 IEEE 事務處理報告在線 2012年 10月 4日。

「第一次,我們建立了與碳 nanotubes 多個殼的連接與是順應的對與常規集成電路 microfabrication 進程的綜合化的技術」,說 Andrei 費多羅夫,機械工程的喬治的 W. Woodruff School 一位教授在 「連接到多個殼的喬治亞 Tech. 的允許我們顯著減少阻力和移動向設備性能的下個級別」。

在開發新的技術,研究員取決於引導他們的過程參數的塑造。 要使它可升級為製造,他們也運作往技術查出和對齊的在金屬終端之間的各自的碳 nanotubes 硅體的和檢查的發生的結構的屬性。 研究員相信這個技術可能也用於連接多層的 graphene 到金屬聯絡,到目前為止,雖然他們的發布研究著重碳 nanotubes。

低溫 EBID 進程在為物質證言修改的 (SEM)掃描電子顯微鏡系統進行。 SEM 的真空箱被修改介紹研究員希望存款材料的前體。 當高能主要電子在這個基體衝擊在仔細選擇的地點時,用於 nanostructures 想像通常的電子槍用於生成低能源二次電子。 當二次電子與碳氫化合物前體分子配合介紹到 SEM 房間時,碳在期望地點存款。

唯一對 EBID 進程,存款碳建立與碳 nanotubes 的末端的嚴格,化工保稅的聯繫,不同於在傳統技術做的弱耦合的物理接口在金屬蒸發基礎上。 使用蝕刻進程,在證言之前, nanotubes 的末端被開張,因此存款碳增長到 nanotube 的無定論的結尾電子上連接多個殼。 碳的熱量燜火,在證言轉換它成極大改進電導率的一份水晶石墨的表單以後。

「原子由原子,我們可以建立電子束碰撞正確最近碳 nanotubes 的無定論的結尾的連接數」,費多羅夫解釋了。 「最高的沉澱率發生前體的濃度高的地方,并且有很多二次電子。 這提供雕刻工具以三維控制為連接的一 nanoscale 碳 nanotubes 的無定論的結尾在所有期望基體」。

多被圍住的碳 nanotubes 在電子設備提供更高的信息發運處理量承諾肯定互聯使用。 研究員構想了在傳統集成電路基礎上的雜種設備的一個下一代,但是使用互聯基於碳 nanotubes。

直到現在,然而,在連接數的阻力碳結構和常規硅電子之間太高以至於不能使設備實用。

「在此域的大挑戰是建立聯繫不僅僅與碳 nanotube 的唯一殼」,費多羅夫說。 「如果碳 nanotube 的仅外壁被連接,您確實不獲取,因為大多數傳輸通道是利用不足或根本沒使用」。

費多羅夫和他的合作者開發的技術導致最低紀錄抵抗力在碳 nanotube 和金屬填充之間的連接數。 研究員低於評定了與其他連接數技術的最好評定了阻力一樣低像大約 100 歐姆 - 系數十。

「此技術提供我們許多新的機會今後連同集成這些碳 nanostructures 到常規設備」,他說。 「由於它是碳,此界面有一個好處,因為其屬性類似於他們提供連接數的那些碳 nanotubes」。

研究員不正確地認識多少碳 nanotube 殼被連接,但是基於阻力評定,他們相信至少 10 大約 30 執行的殼造成電導。

然而,處理碳 nanotubes 形成一個重大的挑戰他們的使用互聯。 例如,當形成通過電弧技術碳 nanotubes 導致作為纏結與變化的長度的結構和屬性,一些以機械缺陷。 技術被開發分隔唯一 nanotubes 和開張他們的末端。

費多羅夫和他的合作者 - 當前和前研究生 Songkil 金, Dhaval Kulkarni,康拉德 Rykaczewski 和 Mathias 亨利,以及喬治亞技術 Vladimir Tsukruk 教授 - 開發了對齊的多被圍住的 nanotubes 一個方法在電子聯絡間使用集中的電場與通過電子束光刻被創建的基體模板的組合。 這個進程有一個顯著改進的產量適當地對齊的碳 nanotubes,以在可縮放性的潛在一大籌碼區。

一旦 nanotubes 被安置到他們的位置,使用 EBID 進程,碳存款,跟隨由石墨化。 在碳界面的階段轉換被監控使用喇曼分光學保證材料被變換成其最佳的 nanocrystalline 石墨狀態。

「通過做預付款在這些區中的每一仅可以我們達到此技術躍進,是在碳材料基礎上的 nanoelectronics 的啟用的技術」,他說。 「這確實是做的許多不同的種類一個關鍵措施設備使用碳 nanotubes 或 graphene」。

在可以大規模前地使用新的技術,研究員將必須改進他們的對齊碳 nanotubes 的技術和開發能 EBID 的系統同時存款在多個設備的連接。 預付款電子束系統可能平行提供方式大量生產連接數,費多羅夫說。

「一個主要工作量在此區留待去完成,但是我們相信這是可能的,如果行業變得感興趣」,他注意。 「有集成的碳 nanotubes 到電路裡可能是非常有吸引力的應用」。

來源: http://gtresearchnews.gatech.edu

Last Update: 1. November 2012 13:42

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