(PhysOrg.com) -- I en intressant prestation inom nanoskalateknik, Forskare vid Lunds universitet i Sverige och University of New South Wales har tillverkat den första nanotrådstransistorn med en koncentrisk metall "wrap-gate" som sitter horisontellt på ett kiselsubstrat.

Två anmärkningsvärda aspekter av deras design är enkelheten i tillverkningen och den unika förmågan att justera längden på wrap-gate via ett enda våtetsningssteg, noterar docent Adam Micolich, en ARC Future Fellow i Nanoelectronics Group vid UNSW School of Physics.

Att packa in allt högre densiteter av transistorer i ett mikrochip kommer till ett rejält pris – den minskade överlappningen mellan halvledarkanalen genom vilken strömmen flyter och metallporten gör det svårare att slå på och av strömmen.

Detta drev utvecklingen av "Fin Field-Effect Transistor", eller FinFET, där kislet på vardera sidan av kanalen etsas bort för att skapa en upphöjd mesastruktur. Detta gör att grinden kan fällas ner runt kanalens sidor, förbättra växlingen utan att öka det chiputrymme som enheten behöver. Ännu bättre kontroll kan erhållas genom att linda grinden hela vägen runt kanalen. Men att få metall under kanalen utan att kompromissa med enheten kan vara en formidabel uppgift med konventionella "top-down" kiselmikrotillverkningstekniker.

Detta har lett till ett stort intresse för egenmonterade nanotrådar för datortillämpningar (se D.K. Ferry, doi:10.1126/science.1154446). Dessa små halvledarnålar, cirka 50 nm i diameter och upp till flera mikrometer i längd, odlas med kemisk ångavsättning och står vertikalt på ett halvledarsubstrat, vilket gör det möjligt att avsätta en isolator och gatemetall runt nanotrådens hela yttre yta.

Även om dessa belagda nanotrådar kan göras till fullt fungerande transistorer i vertikal orientering, processen för att uppnå detta är mycket involverad. Och i många fall, det är mer önskvärt att ha nanotrådstransistorn liggande platt på substratet, som med konventionella kiseltransistorer. Detta utgör en intressant utmaning för nanoteknologer:Är det möjligt att göra nanotrådstransistorer med en all-around metall "wrap-gate" som ligger platt på ett halvledarsubstrat?

I arbete publicerat denna vecka i Nanobokstäver [Storm et al . doi:10.1021/nl104403g], teamet demonstrerar inte bara de första sådana horisontella nanotrådstransistorerna med wrap-gate, men de visar att de kan tillverkas med en anmärkningsvärt enkel process som gör att de kan ställa in lindningsgrindens längd med ett enda våtetsningssteg, utan behov av ytterligare litografi.

Deras tillvägagångssätt utnyttjar etslösningens förmåga att undergrava resisten och etsa längs nanotråden, producerar grindar som sträcker sig i längd från något mindre än kontaktseparationen till så låg som 100 nm, helt enkelt genom att justera etsningskoncentrationen. De resulterande enheterna har utmärkt elektrisk prestanda och kan produceras tillförlitligt med högt utbyte.

Förutom att vara ett betydande framsteg inom nanotillverkningstekniker, dessa enheter öppnar intressanta nya vägar för grundforskning.

De lindade nanotrådarna är idealiska för studier av endimensionell kvanttransport i halvledare, där anmärkningsvärda fenomen såsom elektronkristallisation och spin-laddningsseparation kan observeras. Dessutom, den starka gate-kanal-kopplingen i kombination med en exponerad guld-wrap-gate-yta erbjuder intressant potential för avkänningstillämpningar genom att utnyttja den etablerade kemin för att binda antikroppar och andra polypeptider till guldytor.