3-D tranzistoriai, pagaminti naudojant molekulinį savarankišką surinkimą

Įsivaizduoja naujas kompiuterių lustų kūrimo būdas, apimantis molekulių sintezę, kad jos automatiškai susijungtų į sudėtingas struktūras, kurios vėliau tarnautų kaip šablonai nanoskalės grandinėms išgraviruoti į silicį. Šis metodas galėtų leisti kompiuterių pramonei ir toliau mažinti elektroniką, nei jau turi esamos gamybos mašinos. IBM mokslininkai pirmieji, naudodami šį naują metodą, pagamino greitus 3-D tranzistorius.





2011 m. kompiuterių pramonė priėmė 3-D tranzistorius, skirtus aukščiausios klasės integriniams grandynams, nes jie perjungiami greičiau ir sunaudoja mažiau energijos nei plokštieji (žr. Kaip trijų dimensijų tranzistoriai tapo iš laboratorijos į gamyklą). Tokios grandinės paprastai buvo pagamintos naudojant fotolitografiją, tą patį procesą, kuris naudojamas daugeliui kompiuterių grandinių. Šiame procese silicio plokštelės padengiamos šviesai jautria medžiaga, vadinama fotorezistu, o po to apšviečiamos šviesa per filtrą, žinomą kaip kaukė. Kur tik trenkia šviesa, fotorezistas gydo; Likusi dalis nuplaunama, o plokštelė chemiškai išgraviruojama, kad atvirose paviršiaus dalyse atsirastų bruožų.

Greičiausioms mikroschemoms, kurių elementai yra net 22 nanometrai ir 80 nanometrų atstumu vienas nuo kito, šis procesas kartojamas apie 30 kartų. Kwok Ng , nanogamybos direktorius Semiconductor Research Corp. Šiaurės Karolinoje. Kiekvienam žingsniui reikalinga brangi kaukė, o kiekvienas veiksmas prideda procesui laiko. Fotolitografija veiks su naujos kartos lustais, kurių dydis yra 14 nanometrų. Tačiau greitesniems lustams su mažesnėmis funkcijomis fotolitografija taps per brangi ir sudėtinga bei susidurs su šviesos bangos ilgio ribomis.

IBM grupė taikė naują metodą, vadinamą nukreiptu savarankišku surinkimu, naudodama medžiagų, vadinamų blokiniais kopolimerais, klasę (polimerų grandinės sudarytos iš dviejų rūšių monomerų arba blokų).



Galima padaryti, kad šios medžiagos savaime susijungtų į sudėtingus raštus, pavyzdžiui, tankiai supakuota juostelių eilė. Tai atliekama pritaikant polimerų ilgį, dydį ir kitas charakteristikas, pvz., kaip du blokai pritraukia ir atstumia vienas kitą.

Tokiu būdu sukurti raštai gali būti daug tankesni, nei įmanoma naudojant litografiją. Tai reiškia, kad šis metodas gali būti naudojamas kuriant mažiausias, tankiausiai supakuotas ir vienodas integrinio grandyno dalis: pavyzdžiui, silicio tranzistorių kanalus arba 3-D tranzistorių pelekus. Likusi grandinės dalis vis tiek būtų suformuota naudojant įprastinius metodus.

IBM grupė naudojo esamus fotolitografijos metodus, kad paruoštų fotorezisto dangą ir suformuotų gilių lygiagrečių griovių seriją. Tada šios tranšėjos padeda surinkti blokinius kopolimerus, kurie yra išdėstyti taip, kad būtų išgraviruoti tranzistorių pelekai, kurie buvo mažesni ir tankiau supakuoti, nei tai įmanoma naudojant vien fotolitografiją. Gauti darbiniai įrenginiai turėjo net 29 nanometrus, daug mažesnius nei šiuo metu įmanomi 80 nanometrų.



Jie naudojo šiuos polimerus ne tik gražiems raštams sukurti, bet ir kai kuriems darbo įrenginiams, sako Karolina Ross MIT medžiagų mokslininkas, tyrinėjantis kryptingą savarankišką surinkimą. Jie pademonstravo kūrybišką būdą gauti modelius, kurie paprastai nesusiformuotų.

Kai kurie lustų gamintojai jau išbando nukreiptą savarankišką surinkimą, sako Ng. Tačiau blokiniai kopolimerai yra linkę surinkti su tam tikrais defektais, todėl dar reikia pamatyti, ar procesas gali būti pakankamai gerai kontroliuojamas esant dideliam kiekiui.

paslėpti