Een team van Skoltech-wetenschappers, in samenwerking met onderzoekers van het IBM Watson Research Center, hebben licht geworpen op het gedrag van elektrische contacten in nanobuisjes van koolstofhalfgeleiders, die de weg zou kunnen effenen voor de volgende generatie elektronica.

Vroeger, digitale siliciumelektronica werd mogelijk gemaakt door een kleinere transistor, maar de mogelijkheden van silicium hebben effectief hun limiet bereikt. Dus, het is noodzakelijk om te zoeken naar nieuwe mogelijkheden om de kosten te verlagen en de prestaties van elektronische apparaten te verbeteren. Tegen dit doel, technologiereuzen zoals IBM onderzoeken actief hun potentieel om silicium te vervangen in computers en andere elektronica van de volgende generatie.

De belangrijkste uitdaging in dit opzicht is contactweerstand, een kenmerk van de lage weerstand van nanobuiskanalen. "Transistorweerstand omvat zowel kanaal- als contactweerstand. De kanaalweerstand van koolstofnanobuisjes is beter dan die van silicium, maar niemand heeft transistoren nodig die gemaakt zijn van nanobuisjes met een lang kanaal, en wanneer de buisgrootte afneemt tot enkele tienden van een nanometer, de contactweerstand begint te domineren, " zei Skoltech-professor Vasili Perebeinos, hoofdauteur van de studie.

Halfgeleiderbuizen worden gebruikt om transistors te vervaardigen. Maar metaal wordt gebruikt voor contacten. Metaal oefent druk uit op de buizen, wat ten koste gaat van de oppervlaktespanning. Eerder onderzoek in het veld wees uit dat deze druk hoog genoeg is om de buizen plat te maken. "In ons laatste onderzoek we voorspelden dat halfgeleiderbuizen die door een metalen contact worden afgeplat, metallisch worden. In dit geval, de contactweerstand neemt toe, en neemt daarna niet af. Dit komt door het breken van de axiale symmetrie van de vervormde buizen onder het metalen contact, ' zei Perebeinos.

Het onderzoek van het door Skoltech geleide team heeft geholpen om de stappen te verhelderen die kunnen worden genomen om de contactweerstand te verminderen. Ze stelden vast dat voor de fabricage van transistors, gebruik bij voorkeur buizen met relatief kleine diameters. Om dit in context te plaatsen, stel je een grote pijp voor in plaats van een nanobuis, en een hamer die tegen de pijp beukt in plaats van dat metaal druk uitoefent. Het wordt meteen duidelijk waarom een ​​diametrische reductie zou helpen; het zou gemakkelijker zijn om een ​​pijp met een grote diameter vlak te maken dan een pijp met een kleinere diameter.

Het is ook mogelijk om metalen met een lagere oppervlaktespanning te gebruiken; de "hamerslag" zou in dit geval zwakker zijn en de nanobuis zou niet plat worden.

De studie is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .