Transistorstruktur och materialmål för CNT FET-baserad digital IC-teknik. (A) Schematiskt diagram som visar en CNT-baserad top-gate FET med en idealisk 5- till 10-nm CNT-stigning. S, källa; D, dränera. (B) Halvledande renhet kontra densitet av CNT-matriser. Verktygsområdet är markerat som en blå ihålig ruta, och våra resultat finns i den rosa regionen, med en typisk markerad som en röd stjärna. Kreditera: Vetenskap (2020). DOI:10.1126/science.aba5980
Ett team av forskare knutna till flera institutioner i Kina har utvecklat en ny process för att producera väljusterade kolnanorör (CNT) arrayer på en 10-centimeters kiselskiva. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen beskriver sin process och hur bra den jämfört med liknande kiseldesigner.
Forskare har vetat i många år att det skulle komma en dag då kiselprocessorer skulle nå fysiska gränser, eftersom de bara kan göras så små. På grund av det, forskare har letat efter en livskraftig ersättare. I denna nya ansträngning, forskarna i Kina har undersökt möjligheten att använda CNT-matriser som ersättning för kisel.
Kolnanorör är i huvudsak enatomtjocka ark av kol som rullas till rör. De presenterar möjligheten att använda i datorchips eftersom de kan fås att fungera som halvledare. Tidigare ansträngningar har visat att individuella CNT kan användas för att skapa transistorer, men ett bättre tillvägagångssätt är att använda anpassade grupper av dem. Att hindra sådan forskning har varit utmaningen att producera CNT:er som har den grad av konsistens som behövs för en så exakt tillämpning. En annan utmaning har varit att förhindra att CNT:erna blir metalliska under bearbetningen. I denna nya ansträngning, forskarna har producerat väljusterade CNT-matriser med högre konsistens än andra metoder – och rapporterar att bara en av miljonen blir metallisk.
Processen involverade att lägga CNT i ett toluenlösningsmedel och sedan lägga till en polymer för att belägga dem. Nästa, CNT:erna kördes två gånger genom en centrifug som sorterade dem efter halvledande förmåga. Nästa steg involverade att sätta CNT i en flytande lösning (tillsammans med en liten mängd 2-buten-1, 4-diol) och doppa sedan en kiselwafer i lösningen. Butendiolen i lösningen täckte skivan medan CNT bildade vätebindningar. När wafern lyftes från lösningen, CNTs självmonterade längs linjen som hade bildats mellan butendiolen och wafern. Det färdiga resultatet var en rad inriktade CNTs på en kiselwafer.
Metoden tillät en densitet på mellan 100 och 200 per mikrometer, upp avsevärt från de 47 som setts i andra metoder. Teamet testade också sin process genom att använda sin CNT-täckta kiselwafer för att bygga en fälteffekttransistor, som de noterade överträffade en liknande transistor byggd med kisel.
© 2020 Science X Network
