IBM сообщила о прорыве в создании транзисторов на углеродных нанотрубках

Инженеры из исследовательского центра IBM разработали методику, позволяющую подводить небольшие (до 10 нанометров) электрические контакты к углеродным нанотрубкам без серьезного увеличения сопротивления. В новой технике ключевым моментом оказалось образование химических связей между нанообъектом и металлом контакта. Технология будет использоваться в создании высокопроизводительных компьютеров на базе углеродных нанотрубок. Исследование опубликовано в журнале Science, кратко результаты описывает MIT Technology Review. 

Авторы работы предложили использовать в качестве материала контакта молибден. При химическом взаимодействии с концом одностенной полупроводниковой нанотрубки металл образует карбид молибдена, Mo₂C. В результате удалось создать фрагмент электрической цепи с 9-нанометровым контактом и сопротивлением всего от 25 до 36 килоом. Такое устройство оказалось способным нести ток в 15 микроампер всего по одной нанотрубке. Такой ток на порядки больше, чем через аналогичное сечение в медном проводе. 

Такой подход к созданию контактов у полупроводниковой нанотрубки отличается от ранее использовавшихся методов напыления. Главным его преимуществом является небольшой размер получающейся контактной площадки — менее 10 нанометров. Традиционные же методы позволяли  напылять поверх нанотрубки металлические контакты, покрывая длину в  200 нанометров. Для сравнения, элементы транзисторов, использующихся в современной технике обладают размерами от 14 нанометров.

Главной проблемой, возникающей перед физиками, был тот факт, что уменьшение размеров контакта быстро приводит к росту сопротивления. Однако использовать большие контакты в микроэлектронных чипах невозможно — потребуется слишком большая площадь самого устройства, для размещения на нем миллиардов будущих транзисторов. Вместе с тем, исследования предсказывали, что при уменьшении размеров контактов от 200 до 9 нанометров сопротивление должно возрасти до 65 килоом, что сделает нанотрубки неприменимыми в микроэлектронике. 

Инженеры IBM разрабатывают транзисторы на полупроводниковых нанотрубках в рамках программы по созданию к 2020 году полноценной «нанотрубочной» технологии для компьютеров. По сравнению с передовыми кремниевыми MOSFET, такие транзисторы могут быть в пять раз быстрее. 

Первый прототип вычислительного устройства на углеродных нанотрубках был разработан специалистами из Университета Стенфорда в 2013 году. Его производительность была сопоставима с процессором Intel 4004, выпущенным в 1971 году.