Nu för tiden, en myriad av kiseltransistorer är ansvariga för att vidarebefordra informationen på ett mikrochip. Transistorerna är arrangerade i en plan uppsättning, dvs ligga platt bredvid varandra, och har redan krympt till en storlek på endast cirka 50 nanometer. Ytterligare miniatyrisering av transistorer med en plan struktur kommer snart att upphöra på grund av grundläggande fysiska gränser. Fortfarande, ännu mindre transistorer är önskvärda för att kontinuerligt förbättra sina funktioner samtidigt som kostnaden för elektroniken reduceras.

För närvarande, forskare arbetar hårt för att hitta nya metoder för att övervinna de fysiska gränserna för nedskalning och integration av mikrochips. Ett sådant koncept är att tillverka en helt ny transistorarkitektur i tredimensionella. I detta koncept, istället för att placera dem platta på underlaget vänds kiseltransistorerna 90 grader så att de sticker ut ur spånunderlaget som små pelare. På det här sättet, många vertikala transistorer skulle kunna byggas på det område som normalt bara upptas av en plan transistor. Detta skulle äntligen vara steget från mikro till nanoelektronik.

Tillverkningen av vertikala kisel -nanotrådar har redan rapporterats. Ändå måste det göras en mer grundlig forskning om de elektriska egenskaperna hos kisel -nanotrådar för att kunna bygga pålitliga transistorer för en ny generation mikrochips. Till skillnad från konventionella transistorer, strömflödet i dessa kolumnliknande transistorer kommer att vara vertikalt, och de kommer att vara mindre och mer energibesparande än idag. Sist men inte minst, det finns stora förhoppningar om att tillverka extremt effektiva solceller med hjälp av kisel -nanotrådar.

Max Planck -forskarna i Halle producerar monokristallina kisel -nanotrådar som är särskilt lämpliga som komponenter för mikrochips. Vid FZD:s jonstrålecentrum, främmande atomer som kallas 'dopanter' implanteras i nanotrådarna. Dopningsmedlen upptar gitterställen hos värdhalvledaren och ökar den elektriska konduktiviteten och strömflödet genom halvledaren. Selektiv implantation av olika dopningsmedel kan ändra polariteten hos laddningsbärarna i en transistor som leder till omkoppling av strömflödet. Den plana kiseltekniken är väl utvecklad; dock, detta är inte sant för kisel -nanostrukturer. "Först, vi analyserade trådar med en diameter på 100 nanometer och 300 nanometer i längd. Men det vi siktar på är trådar med en diameter på bara några atomer, samt trådar där enskilda atomer är sammanbundna. Vi tänker noggrant karaktärisera deras beteende i material och vill ta reda på hur deras elektriska egenskaper kan skräddarsys för användning inom nanoelektronik, t.ex. för nya fälteffekttransistorer, ”Säger FZD -fysikerna Dr. Reinhard Koegler och Dr. Xin Ou.

Nanotrådarna undersöktes i Rossendorf med hjälp av en teknik (Scanning Spreading Resistance Microscopy, SSRM) som vanligtvis mäter den positionsberoende elektriska resistiviteten i ett specialtillverkat tvådimensionellt tvärsnitt av nanotråden. Resistiviteten är relaterad till atomkoncentrationen av dopämnena. I det pågående arbetet, forskarna har funnit att dopningsmedlen i en kisel nanotråd, nämligen bor och phorphorus, stanna inte där de förväntas, men driver till ytan av nanotråden där de blir delvis inaktiva och inte längre kan bidra till den elektriska konduktiviteten. Hittills saknade forskare en lämplig teknik för att visualisera och kvantifiera konsekvenserna av en ojämn fördelning av dopningsmedel på nanoskala. Chipdesigners måste uppmärksamma de nyligen hittade resultaten om nanotrådar ska appliceras på vertikala transistorer i framtiden.