En ny teknik baserad på kolnanorör, som utvecklats vid University of Cambridge, kan leda till mikrochip som inte bara är mindre utan också kan hantera fem gånger större elektrisk strömdensitet än dagens teknik.

Tekniken, som utvecklats av professor John Robertson och Santiago Esconjauregui använder speciellt arrangerade kolatomer för transport av elektrisk ström genom mikrochipet.

Integrerade kretsar är uppbyggda i lager, med många separata elektriska komponenter som är sammankopplade med små koppartrådar, både inom och mellan lagren. När tillverkare försöker att göra de integrerade kretsarna mindre och mindre, måste kopparanslutningarna bli mindre de också. Detta resulterar i att den elektriska strömtätheten inuti kopparmaterialet blir proportionellt sett högre, tills ingen mer ström kan ledas genom kopparförbindelsen, enligt forskarna.

Professor Robertson och hans kolleger har utarbetat en metod att använda kolnanorör för att ersätta de vertikala kopparförbindelserna i IC:n, vilket gör att allt mindre kretsar kan byggas, och därmed krympa storleken på elektroniken ytterligare.

Kolnanorör bestå av kolatomer som arrangerats på ett särskilt sätt. Normalt, som i grafit, är atomerna arrangerade hexagonalt och i lager av ”ark”. I nanorör har dock ”arket” rullats upp för att bilda minimala rör. Diametern på dessa rör motsvarar bara några kolatomer.

Enskilda kolnanorör kan klara extremt hög elektrisk strömtäthet, och är utmärkta kandidater för att ersätta koppar i kontaktledningen mellan IC-lager. Men för att detta skall bli möjligt, måste kolnanorören odlas i mycket täta knippen direkt på substratet.

Knippena med nanotuber odlas vanligtvis genom deponering av en tunn film bestående av en katalysator på substratet och egenskaperna för katalysatorn ändras med hjälp av värme, en process som kallas glödgning (annealing). Glödgningen producerar en serie av nanopartiklar som är grunden för tillväxt av varje nanorör. Den här metoden producerar knippen med nanotuber, men dessa har begränsad spatiell täthet och transporterar otillräckligt med elektrisk ström för mikrochip-ändamål.

Professor Robertson och hans kolleger har utarbetat en metod för odling av knippen med nanorör genom multipla deponeringar och glödgningssteg, vilket resulterar i successiva ökningar av nanopartikeldensiteten. Resultatet blir knippen med en strömdensitet som är fem gånger högre än den närmast tillgängliga tekniken och ger möjligheter för ytterligare densitetsökningar i framtiden.

Filed under: Utländsk Teknik