Structure de transistor et cible matérielle pour la technologie de circuit intégré numérique à base de FET CNT. (A) Diagramme schématique montrant un FET à grille supérieure à base de CNT avec un pas CNT idéal de 5 à 10 nm. S, la source; RÉ, égoutter. (B) Pureté des semi-conducteurs par rapport à la densité des réseaux CNT. La région utilitaire est marquée comme une boîte creuse bleue, et nos résultats se situent dans la région rose, avec un typique marqué comme une étoile rouge. Crédit: Science (2020). DOI :10.1126/science.aba5980
Une équipe de chercheurs affiliés à plusieurs institutions en Chine a développé un nouveau procédé pour produire des réseaux de nanotubes de carbone (CNT) bien alignés sur une plaquette de silicium de 10 centimètres. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur processus et à quel point il se compare à des conceptions de silicium de type similaire.
Les scientifiques savent depuis de nombreuses années qu'il viendrait un jour où les processeurs au silicium atteindraient les limites physiques, car ils ne peuvent être rendus si petits. À cause de ça, les scientifiques ont cherché un remplaçant viable. Dans ce nouvel effort, les chercheurs en Chine ont étudié la possibilité d'utiliser des matrices CNT en remplacement du silicium.
Les nanotubes de carbone sont essentiellement des feuilles de carbone d'une épaisseur d'un atome roulées dans des tubes. Ils présentent la possibilité d'être utilisés dans des puces informatiques car ils peuvent être amenés à se comporter comme des semi-conducteurs. Des efforts antérieurs ont montré que des CNT individuels peuvent être utilisés pour créer des transistors, mais une meilleure approche consiste à utiliser des groupes alignés d'entre eux. Entravant une telle recherche a été le défi de produire des NTC qui ont le degré de cohérence nécessaire pour une application aussi précise. Un autre défi a été d'empêcher les NTC de devenir métalliques pendant le traitement. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont produit des matrices CNT bien alignées avec une cohérence plus élevée que les autres méthodes et rapportent que seulement une sur un million s'avère métallique.
Le processus impliquait de mettre des NTC dans un solvant toluène, puis d'ajouter un polymère pour les enrober. Prochain, les NTC ont été passés deux fois dans une centrifugeuse qui les a triés par capacité semi-conductrice. L'étape suivante consistait à mettre les NTC dans une solution liquide (avec une petite quantité de 2-butène-1, 4-diol) puis tremper une plaquette de silicium dans la solution. Le butène diol présent dans la solution recouvrait la plaquette tandis que les NTC formaient des liaisons hydrogène. Lorsque la plaquette a été retirée de la solution, les NTC se sont auto-assemblés le long de la ligne qui s'était formée entre le butène diol et la plaquette. Le résultat final était un réseau de CNT alignés sur une plaquette de silicium.
La méthode permettait une densité comprise entre 100 et 200 par micromètre, significativement par rapport aux 47 observées dans d'autres méthodes. L'équipe a également testé leur processus en utilisant leur plaquette de silicium recouverte de CNT pour construire un transistor à effet de champ, dont ils ont noté qu'il surpassait un transistor similaire construit à l'aide de silicium.
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