| +22 голоса |
|
Хотя углеродные нанотрубки (УНТ) уже давно привлекают внимание для использования в наноразмерной электронике, практическое развертывание технологии требует уровня однородности устройств, который по-прежнему далек от достижения. Теперь исследователи из IBM определили основной источник вариабельности устройств на УНТ-транзисторах и способы ее снижения.
В последние годы кремниевые транзисторы быстро приближаются к своему минимальному размеру. Эффекты коротких каналов и увеличения плотности мощности чипа может остановить тенденцию постоянного уменьшения размера транзисторов, описанных в «Законе Мура». К счастью, есть альтернатива.
«Цель нашего исследования заключается в разработке практической технологии для транзисторов на углеродных нанотрубках, которые могут заменить кремний в будущих поколениях высокопроизводительных микропроцессорных чипов», - говорит Цин Цао (Qing Cao), который возглавлял исследовательскую группу IBM.
Углеродные нанотрубки обладают отлично управляемым коротким каналом, низким удельным сопротивлением между УНТ и металлическими контактами и транспортным поведением, которое позволяет значительно снизить потребление энергии при той же плотности тока. Однако они сих пор страдают от неоднородности устройств на УНТ.
«В конечном счете, мы хотим собрать миллиарды нанотрубочных транзисторов в функциональные схемы, - говорит Цао. - Чтобы сделать это, мы должны получить транзисторы с одинаковыми свойствами, чтобы они могли работать вместе на том же напряжении». Их последнее исследование показывает, что изменчивость устройств не является особенностью самих нанотрубок, и что она может быть уменьшена путем улучшения процессов осаждения и лучших материалов для диэлектрических компонентов.
Исследователи изготовили сотни полевых транзисторов с нижним затвором, каждый сделан из р-канальных однослойных УНТ с 10 нм слоем HfO2, нанесенного в качестве диэлектрика затвора. Систематические эксперименты с устройствами определили величину изменчивости от устройства к устройству. Измерения также подтвердили, что вариации диаметра углеродных нанотрубок не являются основным источником изменчивости в производительности устройства.
Команда IBM затем построила пары устройств, в которых та же нанотрубка была использована в качестве канала для обоих транзисторов. Наблюдения за производительностью спаренных устройств показали, что основной источник изменчивости был случайным, и, скорее всего, связанным с материалом, а не систематическим. Дальнейший анализ показал, что захваченные заряды, зафиксированные на границе окисел/воздух, были главными подозреваемыми.
«Я думаю, что результаты показывают, что можно построить практические схемы, основанные на нанотрубочных транзисторах, но нам все еще нужно уменьшить вариабельность в несколько раз, - отметил Цао. - Мы определили ее основной источник – это поверхность оксида, а не что-то, присущее самим нанотрубкам, так что мы думаем, что можем повысить однородность, улучшив процесс изготовления».
Далее команда будет работать, чтобы попытаться найти, откуда появляются захваченные заряды: из-за оборванных связей на поверхности оксида, повреждения оксида в процессе изготовления, или остатка, оставленного раствором нанотрубок, который они могут устранить.
Исследование транзисторов на УНТ
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| +22 голоса |
|
