Наноновости

Конец ушедшего и начало наступившего года ознаменовались несколькими прорывами в области наномасштабного транзисторостроения. Так, в декабре японская корпорация NEC сообщила о том, что в ее лаборатории был создан транзистор с чрезвычайно маленьким затвором размером всего около 5 нм. Этим самым был побит рекорд миниатюризации, установленный IBM еще в 2002 году, когда специалисты компании изготовили транзистор с 6-нанометровым затвором. О своих планах по использованию нового нанотранзистора компания пока не сообщает.
Исследователи из Корнелловского университета (США) продемонстрировали возможность создания органических тонкопленочных транзисторов с длиной канала, от которой зависит быстродействие, порядка 30 нм. До сих пор этот показатель составлял примерно 100 нм, т.е. немножко больше, чем у современных кремниевых транзисторов. Для изготовления транзисторов был использован полимер пентацен. Правда, был применен сравнительно дорогой метод электронно-лучевой литографии, но ученым важно было доказать действительную масштабируемость органических транзисторов в наноразмерную область. Главное преимущество органических транзисторов, по сравнению с кремниевыми - в их большей гибкости и дешевизне, и их можно использовать, например, в производстве "умных" этикеток или компьютерных дисплеев. Предполагается, что такого рода устройства найдут практическое применение в ближайшие 5-10 лет. Результаты исследований были опубликованы в журнале Advanced Materials (Vol. 15, No. 19, P. 1632-1635, 2003).
Группа ученых из Nanoelectronics Research Group университета штата Мэриленд создала нанотранзистор на полупроводниковой нанотрубке с мобильностью носителей, превышающей почти на 25% предыдущий рекорд и на 70% большей, чем у кремниевых транзисторов. До этого самым быстрым был созданный в 1995 году транзистор на основе антимонида индия. В экспериментах были использованы очень длинные нанотрубки (до 0,03 мм). Руководитель проекта Майкл Фюрер (Michael Fuhrer) отметил, что это первое измерение собственной проводимости полупроводниковых нанотрубок и что "ее результаты являются важным шагом к превращению нанотрубок в базовый элемент следующего поколения более миниатюрной и более мощной электроники". Ученые полагают, что уже лет через десять нанотрубки полностью вытеснят кремний из производства транзисторов в процессорах и модулях памяти. Для этого необходимо прежде всего упростить и удешевить техпроцесс производства самих нанотрубок. Пресс-релиз: physics.umd.edu/news/photon/iss029/Mobility_release.htm.
Во многих лабораториях мира идет активный поиск новых материалов для микро- и наноэлектронной индустрии, в том числе и методами компьютерного моделирования, как, например, в Технических университетах Клаустхаля и Вены. Это вызвано тем, что применяемый в настоящее время в качестве изолирующего слоя диоксид кремния при дальнейшем утончении теряет свои свойства изолятора, что приводит к своего рода короткому замыканию в транзисторах. Компьютерный эксперимент показал, что весьма перспективным заменителем диоксида кремния может стать титанат стронция. Важным результатом явилось то, что удалось детально исследовать поведение нового изолятора на кремниевой подложке. Оказалось, что его изолирующие свойства усиливаются в результате химических процессов, протекающих в месте стыка изолятора и кремния. Результат исследований опубликован в журнале Nature (Vol. 427, No. 6969, 53-56, 2004).
Многообещающим для электроники будущего выглядит изобретение Ника Голоньяка и Милтона Фенга из университета штата Иллинойс в Урбана-Шампань. Это светоизлучающий транзистор, который в скором времени может стать основой как электроники, так и оптоэлектроники. Ученые продемонстрировали, что биполярный транзистор с гетеропереходом может излучать свет, интенсивность которого регулируется изменением протекающего тока. В отличие от обычных, "светотранзисторы" имеют два выхода: электрический и оптический, которые могут быть использованы для отображения и передачи информации. И сделаны они не из кремния и германия, а из арсенида галлия и фосфида индий-галлия. Излучают такие транзисторы в инфракрасной области спектра в результате рекомбинации отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных дырок. Как отметил Фенг, их работа открывает эру использования фотонов вместо электрических токов для управления устройствами в микрочипе. Результаты работы опубликованы в первом январском номере журнала Applied Physics Letters (Vol. 84, No. 1, P. 151-153, 2004). Пресс-релиз: news.uiuc.edu/news/04/0105LET.html.
А вот исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и Стэндфордского университета смогли впервые инкорпорировать транзисторы на углеродных нанотрубках в кремниевые интегральные микросхемы. По словам ученых, это критический, решающий шаг на пути интегрирования нанотрубок в чипы памяти, способные хранить на много порядков больше информации, чем существующие устройства (по некоторым оценкам - в 10000 раз) или сверхчувствительные сенсоры для детектирования следов взрывов или биохимически активные вещества на молекулярном уровне.
Углеродные нанотрубки выращивались непосредственно на "островках" чипа, содержащих необходимый катализатор для синтеза нанотрубок. В результате получался чип, содержащий тысячи нанотрубок, электрические свойства которых можно было контролировать с большой точностью. Правда, разработанный процесс пока едва ли может быть переведен в практически значимые технологии из-за использования нетипичного для электронной индустрии молибдена. Но продолжение экспериментов с другими материалами, в частности, органическими, должно привести к несомненному прогрессу в этой области.
Проект осуществлен при поддержке оборонного агентства DARPA. Результаты опубликованы в январском номере журнала Американского химического общества Nano Letters. Пресс-релиз: berkeley.edu/news/media/releases/2004/01/05_nano.shtml.
С оптимизмом вступили в новый год и ученые из университета Пердью (США). Им удалось разработать технологию записи данных в областях, меньших толщины человеческого волоса в 10 тысяч раз. "Гвоздь" новой технологии - кобальтовые "нанокольца". Они представляют собой очень маленькие магнитики, способные сохранять информацию при комнатной температуре довольно длительное время. Такие нанокольца замыкают магнитный поток внутри себя, и он может циркулировать по или против часовой стрелки, кодируя таким образом "0" или "1". Говорить о практическом внедрении новой разработки пока еще рано, но, по мнению ученых, кольцевые наноструктуры могут оказаться весьма перспективными для создания энергонезависимой памяти очень большой емкости.