`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Наноэлектроника упрощается

Исследователи развили новый подход к изготовлению технологически важных устройств, приближающийся к атомной шкале. Джереми Леви (Jeremy Levy) с коллегами из Питтсбургского Университета сконструировали транзисторы размером 2 нм. Это значительно меньше, чем большинство современных транзисторов, изготовленных по последнему слову техники, которые достигают 45 нм. Более того, эти устройства могут быть стерты и преобразованы по желанию, что важно для наноэлектронных приложений.

Сегодня большинство транзисторов изготавливаются из кремния с помощью оптической литографии, однако их трудно сделать меньше 20 нм. В противоположность этому, новая техника позволяет получать транзисторы величиной всего 2 нм – в 10 раз меньше линейно и в 100 раз – по площади.

Техника, которая была описана в прошлом году, включала использование зонда атомно-силового микроскопа, чтобы прочертить проводящие пути, или проводники всего несколько нанометров в ширину на границе раздела кристалла титаната стронция и алюмината лантана (оба изоляторы). Проводники затем могли быть удалены с помощью приложения обратного напряжения или с помощью света, который восстанавливал изолирующую структуру. Эта обратимая природа процесса делает его потенциально полезным для таких приложений, как устройства памяти.

Теперь команда из Питтсбурга сделала шаг вперед, изготовив тонкие полевые транзисторы и туннельные переходы, а также проводники на субстрате из изолятора. По мнению исследователей, это новое направление наноэлектроники будет важным в области памяти высокой плотности, химических сенсоров и компьютерных процессоров.

Но и это еще не все: поскольку размеры устройств близки к атомной шкале, они могут быть использованы для изучения квантово-механических явлений, к примеру, туннельного эффекта.

Оптические чипы могут привести к «терабитному» Ethernet

Датские и австралийские исследователи разработали чип, который успешно читает данные, передающиеся по оптическому каналу со скоростью 640 Гб/с, что может помочь проложить дорогу к технологиям Ethernet, работающим с пропускной способностью 1 Тб/с.

Прорыв был сделан не со стороны передающих лазеров, где можно было увеличить скорость передачи, а со стороны приемника, где требуется очень высокая скорость приема и отсутствие ошибок для того, чтобы отсортировать множество сигналов на разных длинах волн, которые мультиплексируются на передающей стороне.

Новая технология приема опирается на оптический волновод длиной 5 см, что является поистине революционным, поскольку конкурирующая технология использовала специальное оптоволокно длиной 50 м. Исследователи говорят, что компактный размер волновода позволяет интегрировать его с другими компонентами для изготовления более быстрых оптических чипов.

Современные высокоскоростные оптические сети используют мультиплексирование с разделением по времени, что формирует 10 каналов по 10 Гб/с каждый. Для того чтобы демультиплексировать такой поток, вводится второй управляющий световой сигнал, с помощью которого считываются отдельные каналы. В современных демультиплексорах этот процесс выполняется на катушках оптоволокна, которое имеет такую большую длину, что полезный и управляющий сигналы расфазируются. Устройство, предложенное исследователями, имеет малую длину оптоволокна, и дисперсия не является проблемой.

Экспериментальное полностью оптическое демультиплексирование выполняется с помощью чипа, сделанного из халькогенида.

По словам руководителя группы Лео Спикмена (Leo Spiekman), эта технология позволит достичь скорости 1 Тб/с в одном канале сети Ethernet.

Перспективные для электроники графено-полимерные композиты

Исследователи из Университета Рутгерса в США создали новые формы полупроводниковых тонкопленочных материалов, которые состоят из графена и полистирола. Композит, полученный с помощью обычных методов переработки пластмасс, может быть привлекательным для изготовления недорогих устройств методами печатной электроники.

"Мы в состоянии изготовить тонкопленочные транзисторы из материала, основной составляющей которого является недорогой пластик, - сказал руководитель группы Маниш Човуолла (Manish Chhowalla). – Метод, который мы использовали для изготовления транзисторов, также означает, что мы не должны разрабатывать новые методики обработки графена".

Графен-базированные полимерные композиты приобретают замечательные тепловые, механические и электрические свойства графена, и они очень легки в производстве. Хотя графен сам по себе имеет нулевую запрещенную зону, впервые были продемонстрированы композиты со свойствами полупроводников.

Исследователи изготовили композит из раствора графена и полистирола. После покрытия субстрата методом центрифугирования и удаления растворителя, была получена тонкая графено-полистироловая пленка. Материал оказался полупроводником и мог быть электростатически легирован электронами, и их подвижность конкурировала с лучшими образцами органических тонкопленочных транзисторов.

Перспективные для электроники графено-полимерные композиты

Полученные материалы могут быть полезными для тонкопленочной печатной электроники, где активные компоненты схемы формируются из раствора и осаждаются на пластиковые подложки.

Новый усилитель открывает путь для беспроводного доступа 10 Гб/с

Джеймс Бакуолтер (James Buckwalter), ассистент профессора из Инженерной школы Якобса при Калифорнийском университете в Сан-Диего, объявил о построенном им усилителе на базе кремния, с помощью которого можно будет передавать данные в миллиметровом диапазоне длин волн с частотой в 60-120 ГГц. Использование высокочастотных полос позволит передавать данные значительно быстрее, чем сегодняшние технологии Wi-Fi и WiMAX, которые, как правило, работают в диапазоне 2,5 ГГц. По словам изобретателя, новый усилитель позволит передавать данные со скоростью 10 Гб/с на расстояния до 1 км.
 
Бакуолтер считает, что использование кремниевых транзисторов для усиления сигналов является ключевым элементом его нового устройства, поскольку кремний позволяют «недорогую интеграцию СВЧ и миллиметровых компонентов». По его мнению, это имеет большое значение, потому что раньше усилители миллиметровых волн строились на более дорогих полупроводниковых материалах.
 
Усилитель называется каскадным волновым усилителем, поскольку он обеспечивает усиление вдоль длины волны. Бакуолтер объясняет, что схема отслеживает точки с одинаковой фазой вдоль линии передачи и обеспечивает положительную обратную связь, усиливая амплитуду волны.

СВЧ-переключатели из графена

Ученые из Румынии и Франции утверждают, что графен можно использовать для изготовления сверхскоростных микроволновых переключателей. Эти устройства представляют недорогую альтернативу переключателям, широко используемым в коммуникационных приложениях, таких как Интернет и мобильные телефоны.

"Удивительный материал" графен является сегодня одной из самых горячих тем в области физики и материаловедения благодаря его огромному потенциалу для применения в будущих электронных устройствах. Он может быть прекрасным проводником электричества, а также очень тонким полупроводником с высокой подвижностью электронов. Эти и другие необычные физические свойства приводят к тому, что графен часто провозглашают как замену кремния в будущем.

Теперь, Мирча Драгоман (Mircea Dragoman) из IMT в Бухаресте, Румыния, Даниэла Драгоман (Daniela Dragoman) из Бухарестского университета и коллеги из CNRS-LAAS в Тулузе, Франция, показали, что графеновые хлопья могут при приложении напряжения разрешать или запрещать распространение высокочастотных электромагнитных полей вплоть до 60 ГГц. Время переключения составляет менее 1 нс – самое короткое для устройств такого типа.

Устройство представляет собой микроволновый NEMS-переключатель, который состоит из копланарного волновода и массива металлизированных листов графена над ним. Волновод изготовлен из трех золотых металлических полос, осажденных на полуизолирующей кремниевой подложке толщиной 500 мкм. Микроволны распространяются по центральной полосе, в то время как две другие служат в качестве заземляющих электродов. Графеновые хлопья удерживаются над волноводом благодаря ван-дер-ваальсовым силам, но они также могут быть присоединены с помощью металлических контактов.

Графеновый переключатель гораздо проще и эффективнее, чем переключатели, изготовленные из обычных материалов, таких как кремний. Электромагнитное поле в устройстве включается и выключается просто путем приложения напряжения смещения разной величины.

Память на углеродных нанотрубках становится быстрее

Исследователям из Финляндии удалось первыми сделать память на базе полевых транзисторов из нанотрубок, которая работает со скоростью 100 нс – в 10^5 раз быстрее, чем самые лучшие устройства, изготовленные ранее. Такая память может конкурировать с коммерчески доступной флэш-памятью на основе кремния.

"Наши результаты достаточно удивительны, потому что методы для изготовления полевых транзисторов на базе нанотрубок не столь отработаны, оптимизированы, как для коммерческой флэш-памяти", - сказал руководитель группы Паиви Торма (Paivi Torma).

Еще одно интересное открытие заключается в том, что память на нанотрубках оказалась достаточно долговечной - она допускает более 10 4 циклов, значение, которое часто указывается для флэш-памяти.

Торма с коллегами сделал элемент памяти на полевом транзисторе на базе одностеночной нанотрубки, вырастив сначала один слой HfO 2 с помощью осаждения атомных слоев на поверхность пластины высоколегированного кремния, который также выступает в качестве подложки для затвора. Далее исследователи распределили нанотрубки на HfO 2 из суспензии и точно разместили их в заранее приготовленную маркером матрицу с помощью атомно-силового микроскопа. Подходящие нанотрубки затем соединили с электродами из палладия, используя электронно-лучевую литографию. Наконец, еще один слой HfO 2 был осажден на верхней части устройства в качестве слоя пассивации для уменьшения поверхностного эффекта.

Эти устройства могут использоваться для изготовления жестких дисков на флэш-памяти, но лучше всего подходят для портативных устройств, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, КПК и USB-накопители, поскольку эти приложения требуют очень низких напряжений и малых токов утечки.

Нынешняя структура не очень подходит для массового производства, поскольку использует общий затвор, но эту проблему можно преодолеть с помощью локальных затворов. Это позволит также сделать изготовления устройств совместимым с производством обычной кремниевой электроники.

Электронный луч модифицирует графен

Облучение графена низкоэнергетическими электронными пучками даже на короткое время превращает его кристаллическую решетку в нанокристаллические формы, а затем по мере возрастания дозы - в аморфный материал. Ученые Калифорнийского университета говорят, что их открытие будет иметь приложения для изготовления графеновых устройств, которые ранее нуждались в визуализации с использованием методов электронной микроскопии. Этот результат также указывает на новый способ обработки графеновых материалов.

Напомним, что «удивительный материал» графен состоит из плоского листа углерода, расположенного в форме сотовидной решетки. Графен привлек внимание ученых и инженеров благодаря своим уникальным электронным и механическим свойствам, которые делают его полезным для изготовления устройств от транзисторов до одномолекулярных детекторов. Среди наиболее интересных свойств графена - исключительно высокая подвижность электронов при комнатных температурах и чрезвычайно высокая теплопроводность.

Замечательные свойства электро- и теплопроводности графена являются следствием его строго двумерной кристаллической решетки, характеризующейся дальним порядком атомов углерода и прочностью связей между этими атомами.

Группе ученых под руководством Александра Баландина в настоящее время обнаружено, что облучение графена низкоэнергетическими электронами преобразует кристаллическую решетку графена в нанокристаллическую форму, а затем, в конечном итоге, в аморфный материал. Эта трансформация сопровождается резким изменением свойств: графен превращается из хорошего проводника электричества и тепла в изолятор.

Открытие будет иметь важное значение для изготовления графеновых устройств, которые часто формируют с использованием сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии и обработки сфокусированным ионным пучком.

В результате также открываются новые пути для обработки графена, потому что некоторые области материала могут быть преобразованы в изоляторы с помощью контролируемого облучения электронным пучком.

Нанокристаллы кремния разместятся в нужных локусах

Производство кремниевых нанокристаллов приобретает все более важное значение, поскольку они являются привлекательными для наноэлектронных, оптико-электронных и биологических приложений. Обычно кремниевые нанокристаллы изготавливаются путем электрохимического травления кристаллов кремния, в результате чего появляется так называемый пористый кремний. Однако производство нанокристаллов в четко определенных местах или создание упорядоченных структур остается проблемой.
 
В работе был использован тот факт, что кремний может быть преобразован из неупорядоченной аморфной формы в кристаллическую. Кристаллизация аморфных кремниевых пленок традиционно изучается как альтернативный метод для получения широкоформатных электронных устройств, таких как дисплеи и солнечные батареи, поскольку кремний в аморфной форме можно легко выращивать в виде тонких пленок на произвольных подложках.

Ученые применили твердотельный процесс при комнатной температуре с приложением электрического поля, где кристаллизации способствует наличие металла (никель, в данном случае). Процесс был локализован посредством приложения электрического поля с помощью атомарно острого зонда, который обычно используются в атомно-силовом микроскопе (AFM).

Проблема заключалась в управлении электрическими токами (в диапазоне 0,1-10 нА) таким образом, чтобы пленка не разрушилась пробоем диэлектрика и область воздействия была минимальной. Кроме того, присущее AFM точное позиционирование позволило изготовить микроскопическую матрицу из кристаллизованных точек. Как показано на рисунке, каждая точка встроена в наноразмерную яму.

Нанокристаллы кремния разместятся в нужных локусах

Разработанная технология может быть полезна при создании/размещении кремниевых нанокристаллов в заранее определенных местах с наномерной точностью для оптоэлектронных элементов, формирования кристаллической (проводимой) дорожки в аморфной матрице или для создания наноям в микромасштабной химии и в системах хранения данных.

Прогресс в изготовлении белых светодиодов

«Монолитные» белые светодиоды (WLED) могут оказаться лучше, чем ранее изготовляемые устройства на основе гибридных технологий. По крайней мере, такого мнения придерживается Бенджамин Дамилано (Benjamin Damilano) и коллеги из CRHEA-CNRS в Валбонне София-Антиполис, Франция, которые сконструировали WLED, используя синие и желтые светодиоды, сделанные из квантовых колодцев на базе галлия, нитрида индия/нитрида галлия. Таким образом сделан очередной шаг к получению коммерческих продуктов, которые смогут заменить традиционные лампы накаливания.

Ученые работают на WLED уже почти 10 лет. В идеале они стремятся создать высокоэффективный дешевый твердотельный белый светодиод с большим сроком службы, который мог бы конкурировать с прожорливыми лампами накаливания и газоразрядными светильниками, используемыми сегодня. Хотя WLED с высоким световым выходом, достигающим 200 лм/Вт, уже сделаны, они остаются все еще очень дорогими по сравнению с обычными электролампочками.

Недавно многие исследовательские группы продемонстрировали, что WLED могут быть сделаны посредством сборки в стек излучающих синий и желтый свет квантовых колодцев (GaIn)N/GaN внутри p-n перехода в GaN. Монолитность в данном контексте означает, что светодиод изготавливается в едином процессе эпитаксиального роста вместо более распространенного двухстадийного процесса, используемого при изготовлении обычных WLED на основе люминофора. Это позволяет не только снизить стоимость, но и повысить надежность.

Команда из CRHEA-CNRS для получения синего и желтого излучения изготовила свои устройства с помощью комбинации квантовых колодцев разной толщины в электрически активной зоне. Смешение синего и желтого света дает в результате белый свет. Квантовые колодцы располагались в середине p-n перехода в устройстве, и белый свет излучался, когда ток инжектировался в устройство.

Однако в такой конструкции есть некоторая трудность: излучаемый свет весьма чувствителен к инжектируемому току, и эффективность устройства ограничивается квантовыми колодцами, излучающими желтый свет.

Команда уже показала, что она может решить эту проблему, используя структуру, в которой квантовые колодцы расположены вне p-n перехода. Это значит, что колодцы не нуждаются больше в электрической инжекции, а могут быть накачаны оптически фотонами синего света.

Ученые вырастили структуры с помощью молекулярной лучевой эпитаксии на сапфировом субстрате. Они отбирали люминесцентное излучение через оптоволокно, подсоединенное к спектрометру. Ток инжекции приводил к рекомбинации носителей заряда (электронов и дырок) в электрически активной зоне, что приводило к излучению фотонов синего света. Как и ранее изготовленном устройстве, смешение синего и желтого света давало белый.

Найдена эффективная методика получения графена в заметных количествах

Графен впервые был отделен почти четыре года назад группой Андре Гейма (Andre Geim) из Манчестерского университета посредством отслаивания одного слоя материала от графитового кристалла с помощью клейкой ленты. Хотя при этом и получался чистый графен, такой метод не мог быть использован в индустриальных масштабах, поскольку даже для получения миллиграммов вещества требовалось крайне много времени и усилий.

Джон Страйд (John Stride) из Университета Нового Южного Уэльса с коллегами из Организации ядерной физики и технологии Австралии представили новую технику получения графена из полностью не-графитовых предшественников – этанола и натрия. После их реакции получается белый порошок, который после нагревания темнеет. Полученный материал содержит сплавленные листы углерода, которые затем могут быть разбиты на отдельные с помощью ультразвука. Выход графена в результате исчислялся граммами.

Найдена эффективная методика получения графена в заметных количествах

Этот метод позволяет сделать шаг вперед в области применения графена в реальных приложениях.
 
Хотя существуют и другие химические методы получения графена, например с помощью фрагментирования окисленного графита на листы оксида графена, который затем восстанавливается до графена с помощью гидразина, они всегда производят дефектный графен. Это происходит вследствие химического процесса разрушения регулярной гексагональной решетки углерода в полученном материале.

 

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT