At bygge bro mellem nanorørsgab forbedrer elektroniske enheders ydeevne

En mere effektiv metode til at lukke huller i atomisk små ledninger er blevet udviklet af forskere fra University of Illinois, yderligere at åbne dørene til en ny transistorteknologi.

Ledet af elektro- og computeringeniørprofessor Joseph Lyding og kandidatstuderende Jae Won Do, Illinois-holdet offentliggjorde sine resultater i tidsskriftet ACS Nano .

Siliciumbaserede transistorer har været grundlaget for moderne elektronik i mere end et halvt århundrede, giver mulighed for præcis kontrol af elektroniske signaler i hele kredsløb. En ny transistorteknologi, kulstof nanorør ledninger, viser lovende udskiftning af silicium, fordi det kan fungere ti gange så hurtigt og er mere fleksibelt – men det har et vigtigt hul at krydse.

"Forbindelsen mellem nanorørene er meget modstandsdygtig og resulterer i at bremse transistorens drift, " sagde Lyding. "Når elektroner går forbi det kryds, de spreder en masse energi."

Modstanden resulterer i varmepooling ved samlingerne mellem rørene, give forskere den perfekte mulighed for at "lodde" disse forbindelser ved hjælp af et materiale, der reagerer med varme for at afsætte metal på tværs af krydsene. Når strømmen løber igennem, det aflejrede metal reducerer krydsmodstanden, effektivt at stoppe energitabet.

Indtil nu, problemet har været at finde en realiserbar tilgang til at anvende de varmereaktive materialer. I 2013 Lyding og Do brugte et vakuumkammer til at påføre et gasformigt kemikalie til at metallisere overgangene. Den nye teknik, emnet for det nye blad, tager en anden vej ved at påføre et tyndt lag opløsning, fremstillet af forbindelser, der indeholder det metal, der er nødvendigt for at lodde samlingerne sammen.

"Vores nye teknik er meget enklere. Den involverer færre trin, og den er mere kompatibel med eksisterende teknologi, " sagde Do. "Vi får lignende forbedringer, som vi fik fra den gasformige metode, først nu kan vi eksperimentere med mulighederne for andre materialer, der ikke er gasser, hvilket vil lade os forbedre transistorernes ydeevne endnu mere."

For at udvide teknikken til at omfatte flere materialer, Lydings gruppe gik sammen med Eric Pop, en adjungeret professor i elektrisk og computerteknik ved U. of I. og en ekspert i syntese og overførsel af kulnanorør, samt med kemiprofessor Greg Girolami.

Do sagde, at den nye teknik kan overføres til det nuværende produktionsudstyr, som siliciumtransistorproducenter bruger.

"Med denne metode, du sender bare strøm gennem nanorørene, og det opvarmer krydsene. Derfra, kemi forekommer inde i dette lag, og så er vi færdige. Du skal bare skylle det af, " sagde Lyding. "Du behøver ikke en skik, dyrt vakuumkammer."

Det næste trin for holdet er at begynde at se på forbindelser til krydsene, der hjælper med at forstærke strømmen endnu mere.

"Nu hvor vi ser denne effekt, hvordan kommer vi til næste niveau? Hvordan forbedrer vi os med en anden størrelsesorden? Vi fremmer dette arbejde, mens vi taler, med kemikalier, der er blevet syntetiseret specifikt til hastighed, "Sagde Lyding.