На протяжении вот уже нескольких десятилетий электронные устройства становятся все меньше и меньше. Количество транзисторов на одном полупроводниковом чипе уже измеряется миллиардами, но, как известно, предел есть во всем, в том числе и у физических возможностей кремниевых транзисторов. В полупроводниковой индустрии этот предел называется «red brick wall». На днях исследователи IBM заявили о том, что им удалось найти способ перепрыгнуть через эту «кирпичную стену» и потенциально ускорить процесс замены кремниевых транзисторов транзисторами на углеродных нанотрубках.

Инженеры также придумали, как снизить сопротивление в месте контакта нанотрубки с металлическим контактом. Как утверждает IBM, благодаря преодолению проблемы с ростом электрического сопротивления в месте контакта ей удалось уменьшить величину узла до 1,8 нм, что на четыре поколения опережает текущие разработки. Таким образом, достигнутая компанией ширина контакта составляет 40 атомов. Инженеры полупроводникового гиганта надеются, что примерно к 2018 г. смогут уменьшить эту ширину до 28 атомов.

В новой технологии ключевым моментом оказалось образование химических связей между нанообъектом и металлом контакта. Авторы работы предложили использовать в качестве материала контакта молибден. При химическом взаимодействии с концом одностенной полупроводниковой нанотрубки металл образует карбид молибдена. В результате удалось создать фрагмент электрической цепи с 9-нм контактом и сопротивлением всего от 25 до 36 кОм. Такое устройство оказалось способным нести ток в 15 мкА по одной нанотрубке. Такой ток на порядки сильнее, чем проходящий через аналогичное сечение в медном проводе.

Технология IBM похожа на микролитьё или микросварку. Химическим способом концы нанотрубок привариваются к молибденовым контактам. Температура сварки — 850 оС. До этого углеродные нанотрубки традиционным способом осаждаются в вакууме на кремниевую пластину. Затем происходит высокотемпературный отжиг, приваривающий нанотрубки в виде затворов к токопроводящим металлическим проводникам.

Тем самым IBM доказала, что возможность уменьшить масштаб производства всё-таки остаётся. Другое дело, что полноценных техпроцессов для этого пока никто ещё не разработал.

Напомним, впервые о создании транзистора из углеродных нанотрубок компания сообщила в 2002 г. В начале 2012 г. ученые IBM создали транзистор из нанотрубки размером 9 нм, который по своим характеристикам превосходит кремниевые транзисторы сопоставимого размера. Летом 2015 г. IBM показала прототип микросхемы с топологией 7 нм. До этого времени ни одна компания не могла достичь этой величины. Нынешний шаг устраняет еще одно препятствие на пути к использованию нанотрубок в серийной продукции.

Этим летом IBM рассталась с заводами, которые перешли к компании GlobalFoundries, но оставила за собой исследовательские центры в Олбани и Йорктауне (шт. Нью-Йорк) и в Альмадене (шт. Калифорния), а также ряд европейских центров, включая крупный центр исследований в Цюрихе. У компании обширные планы по созданию новых технологий производства электронных схем для эры «после кремния», на которые она до 2020 г. собирается потратить 3 млрд. долл.

Версия для печати (без изображений)