Новости науки 14.06.02. Транзисторы на углеродных нанотрубках - вперед и вперед

Одно из перспективных применений углеродных нанотрубок - создание транзисторов, о чем мы уже писали . Очередное достижение в данном направлении сделано сотрудниками исследовательского центра IBM (T.J.Watson Research Center).

Рис.1. Транзистор на основе углеродных нанотрубок (CNT).

Ученые из IBM изготавливали транзисторы на углеродных нанотрубках (рис.1) следующим образом. Кристаллическая кремниевая подложка p- или n-типа покрывалась слоем термического окисла кремния толщиной 120 нм. На поверхность из раствора осаждались углеродные нанотрубки, полученные путем лазерной абляции. Плотность нанотрубок на поверхности подложки оказывалась такой, что на один транзистор приходилось одна или несколько нанотрубок. После этого формировались титановые электроды истока и стока. Подзатворный диэлектрик осаждается из смеси SiH₄ и O₂ и имел толщину 15 - 20 нм. Затвор формировался из титана или алюминия с помощью электронно-лучевой литографии и взрыва. Расстояние между истоком и стоком - 0.2 - 0.3 мкм.

Главное отличие от предыдущих структур состоит в том, что используется верхний затвор, как в современном кремниевом полевом транзисторе (MOSFET). В предыдущих конструкциях, в том числе и в конструкции, представленной IBM на конференции IEDM▓2001, для управления каналом транзистора использовался нижний затвор из слоя сильно легированного кремния. Большая толщина надзатворного диэлектрика не обеспечивала хорошей емкостной связи между затвором и каналом транзистора (нанотрубкой). Даже когда удалось уменьшить толщину диэлектрика (SiO₂) до 2 - 5 нм, воздушное окружение (диэлектрическая проницаемость равна 1) нанотрубки все равно препятствовала хорошему управлению.

Американские исследователи сравнили статические параметры своего транзистора (подпороговую характеристику и крутизну) с лучшими на сегодняшний день транзисторами на нанотрубках. Их транзистор оказался лучше. Однако, главным конкурентом является транзистор на подложке"кремний на изоляторе" (SOI) с тонким слоем кремния. Исследователи из IBM провели сравнение и с такими транзисторами. Если нормировать характеристики на ширину канала (она принималась равной диаметру нанотрубки, 1.5 нм), что обычно и делается, то их транзистор и здесь выигрывает, что говорит о высокой удельной проводимости вещества нанотрубок. Но тут следует вспомнить, что в реальных транзисторах важны абсолютные значения. Конечно же, ток, переносимый одной или несколькими нанотрубками, гораздо меньше тока в более широком транзисторе на SOI, так что пока транзисторы на нанотрубках не могут конкурировать с транзисторами на SOI. Может быть, преимущество перейдет на сторону нанотрубок, когда научатся формировать канал транзистора из их массивов.

перейти к началу страницы