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10.000 Transistoren auf einem einzigen Chip

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[caption id = "attachment_828" align = "aligncenter" width = "640"] IBM hat mit diesem Ansatz eine Platzierungsdichte von einer Milliarde Kohlenstoffnanoröhren pro Quadratzentimeter nachgewiesen - wegweisend für dramatisch kleinere, schnellere und effizientere Computerchips. [ Bildquelle : IBM ][/Bildbeschriftung]

Die Produktion von dramatisch kleineren, schnelleren und leistungsstärkeren Computerchips - und das bedeutet kleinere, schnellere und leistungsstärkere Computer - ist aufgrund eines Fortschritts bei der Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrentransistoren realitätsnaher bei IBM. Zum ersten Mal wurden mehr als zehntausend funktionierende Transistoren aus Kohlenstoffrohren in Nanogröße mit Standard-Halbleiterprozessen präzise in einem einzigen Chip platziert und getestet.

Kohlenstoff-Nanoröhren sind eine neue Klasse von Halbleitermaterialien. Aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften können sich Elektronen einfacher und schneller bewegen als herkömmliche Siliziumvorrichtungen. Nanoröhren sind auch die ideale Form für Transistoren auf atomarer Ebene. Die Kombination einzigartiger Eigenschaften in Verbindung mit neuen Chipdesign-Architekturen bedeutet ein robustes Umfeld für Innovationen im Miniaturmaßstab im nächsten Jahrzehnt.

Es gab bestehende Hindernisse für die Herstellung von Nanoröhrentransistoren. IBM hat eine einzigartige Methode entwickelt, um diese auf der Grundlage der Ionenaustauschchemie zu überwinden. Das Verfahren ermöglicht die präzise und kontrollierte Platzierung ausgerichteter Kohlenstoffnanoröhren auf einem Substrat mit einer höheren Dichte - zwei Größenordnungen größer als bei früheren Experimenten. Dies ermöglicht die kontrollierte Platzierung einzelner Nanoröhren mit einer Dichte von etwa einer Milliarde pro Quadratzentimeter.

[caption id = "attachment_827" align = "aligncenter" width = "649"] Kohlenstoffnanoröhren, die aus der Chemie stammen, waren in Bezug auf mikroelektronische Anwendungen weitgehend Kuriositäten im Labor. Kohlenstoffnanoröhren (in Lösung abgebildet) kommen natürlich als Mischung aus metallischen und halbleitenden Spezies vor. Für den Gerätebetrieb ist nur die halbleitende Art von Röhren nützlich, bei der die metallischen Röhren im Wesentlichen vollständig entfernt werden müssen, um Fehler in Schaltkreisen zu vermeiden. [Bildquelle:IBM ][/Bildbeschriftung]

Der Prozess beginnt mit der Kombination von Kohlenstoffnanoröhren mit einem Tensid, einer Art Seife, die sie wasserlöslich macht. Das Substrat wird dann unter Verwendung von zwei Oxiden mit Gräben aus chemisch modifiziertem Hafniumoxid erzeugt (HfO2) und der Rest von Siliziumoxid (SiO 2). Das Substrat wird schließlich in die Kohlenstoffnanoröhrenlösung eingetaucht, wo sich die Nanoröhren über eine chemische Bindung an die HfO2-Regionen anlagern und der Rest der Oberfläche sauber bleibt.

Supratik Guha, Direktor für Physikalische Wissenschaften bei IBM Research fasst den Fortschritt zusammen: "Kohlenstoffnanoröhren, die aus der Chemie stammen, waren in Bezug auf mikroelektronische Anwendungen größtenteils Kuriositäten im Labor. Wir versuchen die ersten Schritte in Richtung einer Technologie, indem wir Kohlenstoffnanoröhrentransistoren innerhalb einer herkömmlichen Infrastruktur zur Waferherstellung herstellen."


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