Разработана первая интегральная микросхема на основе одной углеродной нанотрубки
Группа исследователей из IBM под руководством Йорга Аппензеллера (Joerg Appenzeller) впервые в мире создала полнофункциональную интегральную микросхему на основе углеродной нанотрубки,
способную работать на терагерцевых частотах, сообщают C-News со ссылкой на NanoTechWeb.
Чип состоит из 5 инверторов, сделанных на основе полевых p- и n-транзисторов. Сам чип представляет собой 5-ступенчатый кольцевой осциллятор на одной длинной нанотрубке длиной 18 мкм. В чипе также присутствует дополнительный логический контур, измеряющий быстродействие осциллятора. Затвор p-транзисторов сделан из палладия, а транзисторов n-типа - из алюминия.
Частота интегральной схемы в 6 раз больше, чем у таких же устройств, собранных на отдельных нанотрубках и связанных между собой. Такой компактный дизайн осциллятора дает возможность значительно уменьшить паразитные емкости. Наноустройство работает на частоте 52 MHz, что в 100 тыс. раз быстрее предыдущих нанотрубочных чипов.
Электрические характеристики углеродных нанотрубок сделали их идеальными кандидатами для использования в микро- и наноэлектронике. Благодаря действию механизма "баллистического электронного транспорта" нанотрубки проводят электрический ток с наименьшим сопротивлением, обладая в тысячу раз большей электропроводностью, чем у меди. Более того, нанотрубки могут выступать как в роли проводников, так и в роли полупроводников.
Год назад компания Infineon Technologies построила работоспособный одиночный нанотранзистор с длиной проводящего канала всего 18 нм. После этого открытия казалось, что такие нанотранзисторы - отличная база для наноэлектронной логики. Но, как доказали ученые из IBM и других научных центров, длинные нанотрубки могут выступать "стержнем" целой интегральной схемы и нести на себе несколько транзисторов сразу.
"Самым нашим существенным достижением является то, что мы смогли использовать современные принципы построения архитектуры чипов, используя в качестве элементов не транзисторы, а нанотрубки и молекулы, - говорит Аппензеллер - наша интегральная построена по типу обычной CMOS-архитектуры, одно из достоинств которой - низкое энергопотребление. Как показала практика исследования цепей из нанотрубок, один из их недостатков - достаточно высокое рабочее напряжение, а CMOS-архитектура позволяет его значительно уменьшить, что делает чип намного экономичнее."
Неуклонная компактизация интегральных схем длится уже 50 лет. Очевидно, что развитие наноэлектроники будет сваязано с сопоставимой по масштабу оптимизацией, аналогичной уменьшению микроэлектронной компонентной базы в 60-е годы минувшего столетия. Возможно, что на основе интегрированных наноэлектронных чипов возникнет совершенно новая элементная база, которая будет отличаться высокой компактностью, низким энергопотреблением и невиданным ранее быстродействием.
|
