یکی از کوچکترین ترانزیستور‌های حاوی نانولوله‌کربنی ساخته شد

محققان دانشگاه پکن با همکاری چند گروه تحقیقاتی دیگر موفق شده‌اند نانولوله‌های کربنی را در FET (ترانزیستور اثر میدانی) در مقیاس ۹۰ نانومتری کوچک‌سازی کنند، متراکم‌ترین مقیاسی که تاکنون برای چنین کاری به دست آمده است.

کد خبر: ۱۰۹۱۹۹۱

سه‌شنبه - ۲۴ مرداد ۱۴۰۲ / August 15, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه پکن با همکاری چند گروه تحقیقاتی دیگر موفق شده‌اند نانولوله‌های کربنی را در FET (ترانزیستور اثر میدانی) در مقیاس ۹۰ نانومتری کوچک‌سازی کنند، متراکم‌ترین مقیاسی که تاکنون برای چنین کاری به دست آمده است.

این نتایج مسیر ارائه گره‌های نیمه‌رسانای ۱۰ نانومتری را هموار می‌کند. نتایج این تحقیق در Nature Electronics منتشر شده است و در آن کوچک‌سازی یک FET مبتنی بر لوله‌های کربنی در مقیاس بسیار پایین نشان داده شده است. چنین دستاوردی می‌تواند به چین کمک کند تا فناوری تولید خود را به گونه‌ای مدرن‌سازی کند که از آن در برابر تحریم‌های فناوری آمریکا محافظت کند.

نانولوله‌های کربنی یکی از امیدوارکننده‌ترین گزینه‌ها برای طراحی ترانزیستور است که می‌تواند سرعت سوئیچینگ سریع‌تر (فرکانس‌های عملیاتی بالاتر) با نشتی کمتر (الکتریسیته کم‌تر) و در نهایت راندمان و عملکرد بیشتر داشته باشد.

ژیونگ ژانگ یکی از محققان این پروژه می‌گوید: «پیشرفت‌های اخیر در دستیابی به آرایه‌های نانولوله‌های کربنی نیمه‌رسانا با چگالی بالا در مقیاس ویفر، ما را یک قدم به استفاده عملی از نانولوله‌های کربنی در مدار‌های CMOS نزدیک‌تر کرد.»

او افزود: «با این حال، تلاش‌های تحقیقاتی قبلی عمدتاً بر مقیاس‌بندی طول کانال یا گیت ترانزیستور‌های نانولوله‌ی کربنی با حفظ ابعاد تماس بزرگ متمرکز شده بود، که نمی‌توان آن را برای مدار‌های CMOS با چگالی بالا در کاربرد‌های عملی پذیرفت.»

محققان رویکردی دقیق برای طراحی خود در نظر گرفتند و از طرح‌های ساده‌تر و کم‌تراکم‌تر برای رسیدن به نقطه‌ای معادل ۱۰ نانومتر، استفاده کردند. طرح‌های اولیه FET نانولوله‌های کربنی که توسط این تیم به دست آمد، دارای «دانسیته نانومتر» در ۱۷۵ نانومتر بودند، اما چگالی، سوئیچینگ و ویژگی‌های حرارتی را به نمایش گذاشتند که از آنچه با فرآیند‌های CMOS ۴۵ نانومتری به دست آمده بود، پیشی گرفت. سپس آن‌ها به سمت طراحی نانولوله کربنی با لایه ۹۰ نانومتری رفتند که یک بار دیگر عملکرد خود را ثابت کرد.

ژیونگ ژانگ می‌گوید: «کار ما به طور تجربی یک فناوری گره واقعی ۹۰ نانومتری را با استفاده از نانولوله‌های کربنی نشان داد که می‌توان آن‌ها را از نظر هندسی کوچک‌تر کرد و عملکرد الکترونیکی را بهتر از ترانزیستور‌های گره ۹۰ نانومتری سیلیکونی ارائه داد.»

در این پروژه محققان مجبور شدند روش جدیدی برای برش نانولوله‌های کربنی (که طول آن‌ها معمولاً مقاومت الکتریکی لوله را مشخص می‌کند) ابداع کنند تا بتوانند لوله‌های کوتاه‌تری ایجاد کنند که همچنان ویژگی‌های الکتریکی مورد نیاز را نشان می‌دهند. در پایان، آن‌ها انتظار دارند که طراحی FET نانولوله کربنی آن‌ها تا اندازه‌هایی قابل مقایسه با ترانزیستور‌های سیلیکونی گره ۱۰ نانومتری باشد.