Главная    |    E-mail            
Интернет-журнал ТелеФото Техника Главная страница   |   О журнале   |   Новости   |   Авторам   |   Контакты
Интернет-журнал ТелеФото Техника
Интернет-журнал ТелеФото Техника Научно-технический интернет-журнал        Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-31314      
  Содержание
Главная страница
Обращение редакции
Цели и задачи журнала
Аспирантам и докторантам

  Разделы журнала
Общие вопросы техники телевидения и цифровой фотографии
Формирователи видеосигнала в телекамерах и цифровых фотоаппаратах
Обработка видеосигнала
Системы технического зрения
Измерительные телевизионные системы
Телевизионные системы безопасности
Обработка цифровых фотографий

  Авторам
Требования к статьям
Условия публикации

  Дополнительно
Архив новостей
Редколлегия
Контакты
Партнёры
Данные о регистрации

 

 


Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
  ЭВС-комплексные системы безопасности. Разработка и производство ТВ камер. Мегапиксельные телевизионные камеры с интерфейсом USB 2.0. Цифровые системы видеонаблюдения. Оборудование для банков и экспертно-криминалистические комплексы. Системы доступа. Тест-драйв. Форум.
 

    Новости подробно... 31.03.2020 

Новости отрасли
На главную / Все новости / Все новости раздела

Дата   :   10 апреля 2014 года  |  Для печати  |  просмотров: 733

Углеродные нанотрубки станут основой новой электроники

Нанотрубки имеют перспективы использования во многих областях современной техники, но их наиболее эффективное применение связано с разработками в различных разделах современной электроники. Так, на их основе собраны транзисторы, нанопровода, самый экономичный логический вентиль, самый плотный массив для создания радиаторов и производства электродов, нанторубки – эффективный термоустойчивый межфазный материал. Cенсацией последнего времени стало создание компьютера на основе углеродных нанотрубок. Похоже, они начинают вытеснять из электроники традиционный кремний...




Нанотрубки (НТ) имеют малые размеры (область нанометров), которые можно задавать в различных пределах, в зависимости от условий синтеза. Им свойственна электропроводность, механическая прочность и химическая стабильность. Все эти свойства позволяют считать нанотрубки основой будущих элементов наноэлектроники.

Важным для применения в электронике свойством НТ является то, что, согласно расчетам, электронные свойства, а также хиральность («скрученность» атомарной решетки) идеальной структуры НТ меняется при внедрении в однослойную нанотрубку в качестве дефекта пары пятиугольник–семиугольник. При рассмотрении структуры (8,0)/(7,1) расчеты показали, что трубка с хиральностью (8,0) – это полупроводник с шириной запрещенной зоны 1,2 эВ, а трубка с хиральностью (7,1) является полуметаллом с нулевой шириной запрещенной зоны. Это позволяет создавать на базе НТ электронные приборы (диоды, транзисторы, резисторы), подобные традиционным кремниевым.

Гетеропереходы полупроводник–полупроводник с различными значениями ширины запрещенной зоны могут быть получены таким же образом посредством внедрения дефекта. Поэтому нанотрубку с внедренным в нее дефектом можно рассматривать в качестве гетероперехода металл-полупроводник. На основе этого гетероперехода можно реализовать полупроводниковый элемент очень малых размеров, меньше нынешних кремниевых.




Создание новых типов миниатюрных элементов электронных схем на основе нанотрубок – не единственное применение в электронике. На их основе можно создать тончайший измерительный инструмент, который используется, чтобы контролировать неоднородности поверхностей таких схем (при помощи сканирующей зондовой микроскопии или СТМ). В одной из работ в данном направлении для исследования поверхности на нанометровом уровне в качестве зонда была использована многослойная нанотрубка. Использовать нанотрубки для этой цели позволяет их высокая механическая прочность. Это качество подтверждается результатами прямых измерений, согласно которым модуль Юнга в аксиальном направлении составляет порядка 7000 ГПа. В то же время сталь и иридий, которые обычно используются для изготовления таких зондов, имеют значение этого параметра в пределах 200 и 500 ГПа соответственно.

На основе нанотрубок собран самый экономичный переключатель

Исследователи из университета Иллинойса и университета Миннесоты в США представили прототип микроэлектронного логического устройства с рекордно низким уровнем энергопотребления. Использование углеродных нанотрубок в конструкции логического переключателя позволило довести необходимую для работы устройства мощность до нескольких десятых долей нВт. Подробности приведены в статье ученых для журнала Nano Letters.




Исследователи продемонстрировали небольшую интегральную, выполненную по КМОП-схеме, построив логический инвертор на двух транзисторах. Взяв изолирующую подложку из оксида кремния, ученые разместили на ней дорожки из золота и оксида алюминия, а затем поместили в промежутки между ними углеродные нанотрубки для создания транзисторных затворов. За исключением этих элементов весь остальной чип был изготовлен стандартными методами вроде послойного атомного осаждения, поэтому, как пишут авторы прототипа, речь идет не о совершенно новой элементной базе, а о расширении уже существующей технологии.


Измерения показали, что устройство в статичном режиме (то есть при нахождении в одном из двух состояний, «закрытом» или «открытом») потребляет около одной десятой доли нВт. Этот показатель подтвердился и при испытании более сложных логических устройств, сочетающих инвертор с логическими элементами «И» и «ИЛИ». В момент переключения, то есть на пике мощности, потребление энергии достигло десяти нВт. Чип с миллиардом таких элементов потратит около десяти ватт в предположении, что мощность тратится только на переключение логических элементов и не рассеивается за счет электрического сопротивления проводников. (Для сравнения, современные кремниевые процессоры с миллиардом транзисторов потребляют в активной работе от 10 до 100 Вт, в зависимости от рабочей частоты.)

По мнению исследователей, это позволяет говорить о практической реализуемости микроэлектроники с использованием нанотрубок, причем в рамках наиболее широко используемой схемотехники. КМОП-схемы получили широкое распространение в 90-е годы XX столетия и сейчас на их основе выполнена большая часть коммерческих устройств. Основными достоинствами КМОП является низкое энергопотребление и технологичность производства. Описанный в новой работе прототип позволяет еще больше снизить энергопотребление, сохранив при этом возможность массового производства.

Самый плотный массив из нанотрубок

Группа физиков из Кембриджского университета в Великобритании и лабораторий TASC в Италии вырастила на покрытой титаном медной подложке рекордно плотный «лес» из вертикально стоящих углеродных нанотрубок. Такие структуры, напоминающие плотные щетки, ученые предполагают использовать при производстве электродов, а также для изготовления радиаторов. Подробности со ссылкой на статью исследователей в журнале Applied Physics Letters приводит EurekAlert со ссылкой на материалы Американского физического института.

Ученые подчеркивают то, что нанотрубки, плотность которых достигает 1,6 грамм на кубический сантиметр, выращены при сравнительно низкой температуре - всего 450 С. Исследователи использовали медные пластины, которые покрыли слоем титана с небольшим добавлением кобальта и молибдена. Добавка этих двух элементов позволила ускорить рост углеродных нанотрубок без нагрева до высоких температур: с технологической точки зрения это приближает экспериментальную методику к промышленному производству микроэлектроники. Кроме того, особый интерес представляет выращивание именно на проводнике, а не на изоляторе, поскольку нанотрубки на поверхности металлов рассматриваются как перспективный материал для микроэлектронных устройств.




Авторы исследования считают, что со временем такие медные пластины, покрытые щеткой из нанотрубок, могут вытеснить обычные медные контакты. Кроме того, углеродные нанотрубки хорошо проводят тепло, поэтому материалы, подобные изготовленным в лаборатории физиков, могут найти применение при производстве радиаторов.

Плотность нанотрубок в чистом виде обычно не указывается, так как этот параметр очень сильно зависит от толщины стенок (бывают как одно-, так и многослойные нанотрубки) и соотношения длины и диаметра нанотрубок. Применение на практике нанотрубок пока что ограничено некоторыми композитными материалами, а также использованием их в роли игл для сканирующих атомно-силовых микроскопов, но сочетание высокой теплопроводности, прочности на разрыв и малой массы делают их перспективным материалом сразу в нескольких отраслях.

www.russianelectronics.ru/developer-r/review/doc/65887/

 
<< Предыдущая новостьСледующая новость >>