Modern microelectronicii este foarte aproape de granița atomică, adică dimensiunile tipice ale tranzistoarelor (de exemplu, grosimea peliculei de oxid de poarta sau dimensiunea) este de câteva zeci de straturi atomice. O reducere suplimentară a dimensiunii de tranzistori devine din ce în ce mai problematică, și atât de multe companii sunt implicate în mod activ în dezvoltarea tehnologiilor alternative. Pentru una dintre aceste tehnologii avansate includ utilizarea în producția de tranzistori carboxilice (nanotuburilor de carbon).
Ce este un nanotub
Nanotuburile glerodnye, de asemenea, cunoscut sub numele de fullerene sau structură cadru de carbon # 151; Este o moleculă mare compusă din numai atomi de carbon. Este acceptat chiar considerat că aceste molecule reprezintă o nouă formă de carbon, împreună cu formele cunoscute de # 151; grafit și diamant. Dacă ne apropiem de conceptul de fullerene formal, putem spune că această formă moleculară alotropic de carbon în care atomii sunt aranjate la nodurile regulate sase si pentagoane.
Caracteristica principală a nanotuburilor este faptul că acestea au o formă scheletică care seamănă cu un înveliș închis gol. Forma fullerene pot fi diferite: minge de fotbal coajă sau o minge de rugby sau ca un tub cilindric. moleculele fullerene poate cuprinde 28, 32, 50, 60, 70, 76, etc. atomi de carbon. Cel mai faimos dintre fullerene # 151; așa-numitul fullerene C60, scheletul a cărui formă seamănă cu o minge de fotbal (Fig. 1). Acest fullerene având forma unui trunchi regulat icosaedru, cea mai mare simetrie și are, în consecință, stabilitatea maximă. atomi de carbon în acesta sunt dispuse pe o suprafață sferică 20 la nodurile hexagoane regulate și 12 pentagoane corecte; fiecare Hexagon are trei laturi comune cu alte hexagoane și trei pentagon cu o latură comună, adică, toate pentagoane numai chenarul cu hexagoane.
Fig. 1. Forma C60 fullerene
Este cu C60 Fulerena. Deschis în 1985, a început o întreagă epocă de dezvoltare a acestor proprietăți uimitoare ale structurilor scheletice. Fullerene au fost numite după arhitectul american Buckminster Fuller (Buckminster Fuller), care este în proiectarea de clădiri cupole structuri similare cu fullerene aplicate.
Fig. 2. Forma de nanotuburilor
Vizual, structura acestor nanotuburilor pot fi reprezentate după cum urmează: Acesta este un plan de grafit (adică planul în care atomii de carbon sunt ambalate într-un tip de grafit) de la care o bandă lungă este tăiat, laminate într-un cilindru. Acest cilindru și un nanotub carboxilic.
Evident, din modul în care planul de grafit de benzi tăiate va depinde de gradul de nanotub de torsiune. Să examinăm acest lucru mai detaliat.
Ia un avion de grafit, în care atomii de carbon sunt situate la nodurile hexagoane regulate. Am ales acest plan și de bază vectori, așa cum se arată în Fig. 3 și amâne vectorii, unde n și m # 151; numere întregi. Apoi, trage un vector care va caracteriza geometria nanotub. După sfârșitul și începutul liniilor de tragere vector perpendicular la acesta și L L`. Acestea limitează direct în banda infinită a planului. Dacă rola acum această bandă la cilindru, astfel încât să direcționeze și L` L meci, al cărui diametru primi nanotub este exprimat în termeni de lungime ca vector
Se înțelege că, în funcție de numerele m și n poziția benzii delimitate de liniile L și L`. în planul de grafit pot fi diferite. Axa formată de hexagoane roz umplute în Fig. 1, în cazul general al unui unghi cu linia L. și rabatarea benzii într-un cilindru, axa va fi o linie elicoidală, care poate judeca nanotuburi de torsiune. Singura excepție este cazul în care m = n (fig. 4), în care limita de L și L` decupată din planul benzii paralele cu axa menționată. În acest caz, nanotub nu are nici o torsiune.
Fig. 3. geometria formării nanotub (7, 4)
Gradul de torsiune a nanotuburilor, caracterizat printr-o pereche de numere m și n. Acesta are un impact semnificativ asupra proprietăților electrice ale nanotuburilor. Nefiind legat de structurile de cristal teorie doar act de faptul că gradul de nanotuburi de torsiune determină structura de bandă și dispunerea reciprocă a benzii de valență și diagrama de energie banda de conducție. Se pare că în cazul în care diferența n - m este un multiplu de trei, nanotuburi va avea conductivitate electronică de tip metal. În toate celelalte cazuri, nanotub sunt semiconductori și între benzile de conducție și de valență există lățimi de bandă interzise de la câteva zecimi la câteva electron-volți (eV). Mai mult decât atât, cât este mai mic diametrul nanotub, cu atât mai mare decalajul de banda.
proprietăți de nanotuburi
divitelnye proprietățile de conducție nanotuburilor # 151; acest lucru nu este toate caracteristicile moleculelor misterioase descrise mai sus. De exemplu, nanotuburi aparut un material extrem de durabil, cum ar fi la tracțiune și rezistența la încovoiere. Deoarece rezultatele experimentelor, nanotuburi Young modul ajunge la valori de câteva TPA că un ordin de mărime mai mare decât cea a oțelului. Și dacă în viitor va fi în măsură să crească nanotuburi de lungime nelimitată, o astfel de „coarda“ este mai mică decât grosimea unui fir de păr uman, care constă din mai multe nanotuburi, va fi capabil să reziste la o sarcină de sute de kilograme.
Dar să ne întoarcem la subiectul principal al acestui articol. După cum sa menționat deja, datorită proprietăților sale unice, Nanotuburile sunt tot mai mult utilizate in domeniul microelectronicii. De exemplu, curbate proprietăți nanotub de conductivitate dioda corespunzătoare. Faptul că este necesar să se introducă un element de defect (de exemplu, înlocuiți unul dintre hexagoane de pe pentagon) pentru nanotuburi îndoi. Ca rezultat, nanotuburi de torsiune din diferite părți cu privire la îndoire este diferit, rezultând într-un alt tip de conductivitate. De exemplu, pe de o parte în ceea ce privește curbare poate fi conductivitate metalică, în timp ce celălalt # 151; semiconductoare. În acest caz, o astfel de nanotub cu un kink va fi o structură de tip „metalic # 151; semiconductor“ one-way (și au diode) conductivitate.
Un tranzistor folosind nanotuburilor
rugoe nu mai puțin interesante nanotuburilor de aplicare # 151; este crearea de tranzistori cu efect de câmp, în care rolul canalului de conducere face exact nanotub. Să ne amintim că tranzistori cu efect de câmp sunt fundamentul microelectronicii moderne, și este posibil ca, în viitorul apropiat, procesoare va fi format din miliarde de tranzistori mici bazate pe nanotuburi.
Să ne amintim că în domeniu tipic purtători de sarcină transfer de canal tranzistor cu efect (găuri și electroni), care este o regiune între drena și sursa de purtători majoritari îmbogățit, este format în regiunea poartă de un câmp electric care rezultă atunci când este aplicată o tensiune la poarta. Prin variația tensiunii de poarta poate controla canalul de transport (concentrația purtător de sarcină în regiunea poarta). În același timp, ca regulă, ia în considerare două stări ale FET: deschise și închise. În stare deschisă există un canal de transfer de sarcină și sub influența tensiunii între drena și sursa de curent electric. In stare de canal blocat și nici un transfer de curent între scurgere și sursa nu se produce.
Principiul de funcționare al nanotub bazate pe FET similar cu principiul de acțiune al tranzistori tradiționale, dar canalul de transport de încărcare în acest caz este nanotub.
In cel mai simplu caz, un tranzistor cu un nanotub este după cum urmează (Fig. 5). Pe un substrat de siliciu, care este ea însăși un electrod de comandă (gate) este aplicat un strat protector peliculă subțire # 151; oxid de siliciu. Pe acest film sunt aranjate de scurgere și o sursă sub formă de șine conductoare subțiri. Între șine este foarte nanotub cu conductivitatea semiconductoare. In mod normal, concentrația de purtători de sarcină liberi (găuri și electroni) în nanotub este scăzută, adică este un izolator. Banda de conducție în acest caz, este separat de banda de valență a lățimii de bandă interzisă de câțiva volți de electroni. Cu toate acestea atunci când sunt plasate într-un bandgap câmp electric nanotub este schimbat, iar concentrația de purtători de sarcină liberi crește. În aceste condiții tub nanokarbonovaya devine un conductor. Câmpul electric controlează tubul de conductivitate nanokarbonovoy creează poarta, care, după cum sa menționat deja, este un substrat de siliciu. În cazul în care potențialul de poarta de ordinul a 6 în concentrație de purtători de sarcină liberi în banda de valență atinge un maxim, iar nanotub devine un bun conductor. Astfel, prin variația tensiunii de poarta poate fi controlată cu nanotub de conductivitate și, respectiv, deschis sau închis tranzistorul.
Fig. 5. Structura efectului câmpului tranzistor bazat pe nanotuburi de
Desigur, aceasta va fi o lungă perioadă de timp înainte de tranzistori bazate pe nanotub sunt încorporate în producția de masă, dar acum este evident că aceste tranzistori au multe avantaje în comparație cu tradiționale și că acestea vor fi în cerere, în viitorul apropiat.
Memorie bazată pe nanotuburi
rugoe nanotuburi de aplicatii interesante # 151; o creație NRAM NVRAM (nevolatile Random Access Memory). Primul tip de memorie implementat de Nantero (www.nantero.com).
Schema propusă acum (Fig. 6) este aplicată pe un substrat de siliciu un film izolator subțire de oxid de siliciu, care sunt aranjate de-a lungul lățimii electrozilor conductive 130 nm, separate prin straturi izolatoare. Deasupra electrozii perpendicular pe acesta sunt matrici de nanotuburi, care sunt închise pe ambele părți ale contactelor conductive. În starea normală (starea OFF) nanotuburilor nu atingeți electrozii și situate deasupra lor, la o înălțime de aproximativ 13 nm. În cazul în care electrodul inferior, este aplicată o tensiune, nanotubul atunci când un câmp electric va începe să se aplece și atinge electrodul inferior. Cu toate acestea, o astfel de stare (starea ON) este stabilă datorită echilibrului dintre stresul mecanic și care rezultă Van der Waals (Fig. 7). Ca rezultat, chiar și după o pană de curent formează nanotub nu se schimba. Astfel, prin variația tensiunii la electrodul se poate deplasa între două stări stabile mecanice a nanotuburilor, într-una dintre care există contact cu electrodul, iar celălalt # 151; nr. Unul dintre aceste state vor fi zero logic responsabil și celălalt # 151; unitate logică.
Fig. 6. Structura memoriei matrice NRAM-nanotub
Fig. 7. Cele două stări stabile mecanice de nanotuburi
Pentru a citi conținutul celulei de memorie elementară, între electrodul inferior și terminalul la care sunt conectate nanotuburi, corespunzătoare celulei de memorie selectată, se aplică o tensiune. În cazul în care celula de memorie este în starea OFF, în cazul în care nu există nici un contact fizic între electrod și nanotub, circuitul electric este deschis, iar tensiunea va fi ridicată, ceea ce corespunde unei logici una. Dacă celula de memorie este într-o stare de ON, adică există un contact între nanotub și electrodul inferior, circuitul este închis, iar tensiunea va fi redusă, ceea ce corespunde un zero logic (Fig. 8).
Fig. 8. Citiți informațiile din celula de memorie bazate pe nanotuburi
În comparație cu tipurile tradiționale de memorie, memoria NRAM are mai multe avantaje. În primul rând, în ciuda faptului că este RAM-memorie, este volatilă. În al doilea rând, potrivit companiei Nantero, densitatea de înregistrare a informațiilor în dispozitivele NRAM pot ajunge la 5 miliarde. Biți pe centimetru pătrat (de mai multe ori mai mare decât cea de azi cipuri de memorie), precum și frecvența de operare de memorie # 151; la 2 GHz.
Pana in prezent, compania a lansat Nantero NRAM-Capacitate modul de memorie de 10 Gbps. Producția de masă de module de memorie NRAM-ar putea să înceapă într-un an sau doi.
Cougar Mai recent, compania a introdus o nouă serie de surse de alimentare pentru PC-uri tradiționale - VTX, destinate utilizatorilor cu bugete limitate. Acest model de revizuire Cougar VTX600 va fi considerat că, datorită caracteristicilor sale este una dintre cele mai populare în linia de surse de alimentare
La eveniment anual Capsaicina SIGGRAPH din Los Angeles, AMD și-a consolidat poziția pe piața PC-uri pentru high-end, cu noi procesoare Ryzen Threadripper și GPU «Vega»
Pentru o construcție simplă și convenabilă a utilizatorilor obișnuiți companie de rețea ZyXEL a lansat urmatoarea versiune a platformei sale de Internet pentru conectarea la rețelele 3G / 4G prin USB-modem cu punct de acces Wi-Fi - ZyXEL Keenetic 4G III, pe care le considerăm în această recenzie
Pentru două modele sale și astfel o mare familie de routere ASUS și compania router a adaugat recent foarte interesant: nava amiral 4G-AC55U și mai ușor 4G-N12. În acest articol, modelul de top al ASUS 4G-AC55U vor fi luate în considerare
Young dar ambitioasa companie KREZ la inceputul acestui an a lansat un nou, model de laptop original, KREZ Ninja (modelul TM1102B32) care rulează Windows 10. Deoarece acest computer are un ecran pivotant, acesta poate servi ca o soluție universală - poate fi folosit cu succes pentru muncă, și pentru studiu și pentru a se juca
Dacă imprimați frecvent fotografii și obosit deja pentru a schimba cartușele de cerneală în imprimantă, uita-te la MFP Epson L850. O mare resursa de consumabile, o calitate excelentă a imprimării, o gamă largă de caracteristici - acestea sunt doar câteva dintre avantajele acestui model