Нанопровода для электроники следующего поколения

 Новый подход к интегральным схемам, сочетающий атомы полупроводниковых материалов в нанопровода и структуры на кремниевой поверхности, демонстрирует перспективы для нового поколения быстрых и надежных электронных и фотонных устройств.

Инженеры из Калифорнийского университета в Дэвисе недавно представили трехмерные нанопроволочные транзисторы с использованием метода, который открывает удивительные возможности для интеграции других полупроводников, например, нитрида галлия, на кремниевых подложках. «Силиконовая не может делать все», - говорит Саиф Ислам (Saif Islam), профессор электротехники и компьютерной инженерии Калифорнийского университета в Дэвисе.

Схемы, построенные на условно травленом кремнии достигли своего нижнего предела в размере, что ограничивает скорость работы и плотность интеграции. Кроме того, обычные кремниевые схемы не могут функционировать при температуре выше 250 градусов по Цельсию или работать с большими мощностями, сильным напряжением или оптическими сетями.

Новая технология может быть использована, например, для создания датчиков, которые смогут работать при высоких температурах или внутри авиационных двигателей.

"В обозримом будущем общество будет зависеть от различных датчиков и систем управления, которые должны будут работать в таких экстремальных условиях, как двигатели автомобиля, лодки, самолеты, добыча нефти и руды, ракеты, космические аппараты и даже имплантаты", - Саиф Ислам (Saif Islam)профессор электротехники и компьютерной инженерии, Калифорнийский университет в Дэвисе.

Устройства, которые включают и кремниевые, и некремниевые материалы, способны предложить более высокие скорости и более надежную производительность. Обычные микросхемы формируются из травленых слоев кремния и изоляторов. Однако из-за несовместимости в кристаллической структуре (или «решетки несоответствия») и различия в тепловых свойствах, нарастить слои некремниевых материалов над кремнием очень трудно.

Вместо этого, лаборатория Ислама в Калифорнийском университета в Дэвисе создала кремниевые подложки с «наностолбиками» материалов (таких как арсенид галлия, нитрид галлия или фосфид индия) на них, а между ними вырастили крошечные нанопроволочные «мосты».

"Мы не можем нарастить пленку этих материалов на кремнии, но мы можем нарастить их как нанопровода", - Саиф Ислам (Saif Islam)профессор электротехники и компьютерной инженерии, Калифорнийский университет в Дэвисе. Исследователи смогли заставить эти нанопровода работать как транзисторы и скомбинировать их в более сложные схемы, а также устройства, реагирующие на свет. Они разработали технологии для контроля количество нанопроводов, их физических характеристик и последовательности.

Ислам говорит, что подвесные конструкции имеют и другие преимущества. Так, по сравнению с плоскими структурами, их легче охлаждать и управлять тепловым расширением, что очень важно, когда в одном транзисторе объединены разные материалы. Метод использует популярную технологию для производства кремниевых интегральных схем, а не создает совершенно новый маршрут производства и распределения, говорит Ислам.