Nanotüpleri küçük bir transistöre dönüştürmek için kullanılan ‘çekirdek keşif’ – insan saçının genişliğinden 25.000 kat daha küçük

Sol ve sağ uçlarında metalik segmentler ve aralarında ~ 3.0 nm ultra kısa yarı iletken kanal bulunan tek duvarlı bir nanotüpün moleküler bağlantısının tasarlanmış görünümü. Kredi: Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Moskova

Uluslararası bir araştırma ekibi, insan saçının genişliğinden 25.000 kat daha küçük bir transistör oluşturmak için elektron mikroskobuna yerleştirilmiş benzersiz bir alet kullandı.

Science dergisinde yayınlanan araştırmaya, beş yıl önce başlayan proje üzerinde çalışan Japonya, Çin, Rusya ve Avustralya’dan araştırmacılar katıldı.

Araştırma projesini yöneten QUT Malzeme Bilimi Merkezi’nin eş direktörü Profesör Dmitriy Golberg, sonucun, gelecek nesiller için gelişmiş bilgi işlem için küçük transistörlerin gelecekteki gelişimine yol açabilecek “çok ilginç bir temel keşif” olduğunu söyledi. cihazlar.

Profesör Dmitriy Golberg, insan saçının genişliğinden 25.000 daha küçük bir transistör oluşturmak için elektron mikroskobuna yerleştirilmiş benzersiz bir alet kullanan bir ekibe liderlik etti. Kredi bilgileri: QUT

Profesör Golberg, “Bu çalışmada, tek bir karbon nanotüpün elektronik özelliklerini kontrol etmenin mümkün olduğunu gösterdik” dedi.

Araştırmacılar, küçük transistörü, aynı anda güç ve düşük voltaj uygulayarak, birkaç katmandan oluşan bir karbon nanotüpü, dış tüpün muhafazaları ayrılana kadar ısıtarak ve tek katmanlı bir nanotüp bırakarak yarattılar.

Daha sonra ısı ve gerilim, nanotüpün “dolanıklığını” değiştirdi; bu, karbon atomlarının nanotüp duvarının tek atomik katmanını oluşturmak üzere bir araya geldiği modelin yeniden düzenlenmesi anlamına geliyordu.

Karbon atomlarını birbirine bağlayan yeni yapının sonucu, nanotüpün bir transistöre dönüştürülmesiydi.

Moskova’daki Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Profesör Golberg’in ekibinin üyeleri, transistörde gözlenen atomik yapı ve özelliklerdeki değişiklikleri açıklayan bir teori yarattı.

Japonya’daki Uluslararası Nanomalzemeler Mimarisi Merkezi’nden baş yazar Dr Dai-Ming Tang, araştırmanın nanoelektrik cihazları üretmek için nanotüpün moleküler özelliklerini manipüle etme yeteneğini gösterdiğini söyledi.

Dr. Tang, beş yıl önce Profesör Gulberg’in bu merkezdeki araştırma grubuna başkanlık etmesiyle proje üzerinde çalışmaya başladı.

Dr. Tang, “Yarı iletken karbon nanotüpler, silikonun ötesine geçen mikroişlemciler oluşturmak için enerji verimli nano transistörler üretmek için umut verici” dedi.

Bununla birlikte, atomik geometriyi ve elektronik yapıyı benzersiz bir şekilde belirleyen bireysel karbon nanotüplerin anizotropisinin kontrol edilmesi zor olmaya devam etmektedir.

“Bu çalışmada, metalik nanotüp segmentinin yerel kontrastını mekanik ısıtma ve basınçla değiştirerek molekül içi karbon nanotüp transistörlerini tasarladık ve ürettik.”

Profesör Golberg, küçük transistörü yaratmadaki temel bilimi gösteren araştırmanın, silikonun ötesine geçen mikroişlemciler oluşturmaya yönelik umut verici bir adım olduğunu söyledi.

Elektronik sinyalleri değiştirmek ve yükseltmek için kullanılan transistörlere genellikle bilgisayarlar dahil tüm elektronik cihazların “yapı taşları” denir. Örneğin Apple, gelecekteki iPhone’lara güç sağlayan çipin 15 milyar transistör içerdiğini söylüyor.

Bilgisayar endüstrisi, onlarca yıldır daha küçük ve daha küçük transistörler geliştirmeye odaklandı, ancak silikonun sınırlamaları ile karşı karşıya.

Son yıllarda araştırmacılar, milyonlarcası bir toplu iğne kafasına sığabilecek kadar küçük olan nano ölçekli transistörlerin geliştirilmesinde önemli adımlar attılar.

Profesör Golberg, “Transistörleri nanometre ölçeğinde küçültmek, modern yarı iletken ve nanoteknoloji endüstrisi için büyük bir zorluk teşkil ediyor” dedi.

“Mevcut keşif, küçük transistörlerin seri üretimi için pratik olmasa da, yeni bir üretim ilkesi gösteriyor ve istenen özelliklere sahip en küçük transistörleri elde etmek için nanotüp termomekanik işlemlerin kullanımı için yeni bir ufuk açıyor.”

Referans: Dai-Ming Tang, Sergey V. Eruhen, Dmitriy J. Kvashnin, Victor A. Chen, Don N. Futaba, Yongjia Zheng, Rong Xiang, Xin Zhou, Feng-Chun Hsia, Naoyuki Kawamoto, Masanori Mitome, Yoshihiro Nemoto, Fumihiko Uesugi, Masaki Takeguchi, Shigeo Maruyama, Hui-Ming Cheng, Yoshio Bando, Lishiu Bando Pavel B Sorokin ve Dmitriy Golberg, 23 Aralık 2021 Buradan ulaşabilirsiniz. Bilim.
DOI: 10.1126 / bilim.abi8884