Графен конкурирует с медью в наноразмерных соединителях интегральных схем
Неповторимые особенности узких слоев графита, известных как графен, делают данный материал очень привлекательным для применения в широком диапазоне электронных устройств. Исследователи экспериментально показали еще одну возможность применения графена – в соединителях интегральных схем.
Ученые из Технологического университета Джорджии (Georgia Institute of Technology) США продемонстрировали, что по собственной проводимости графеновые соединители смогут удачно соперничать с бронзовыми, применяемыми в производстве современных интегральных микросхем.
Данные исследований размещены в издании IEEE Electron Device Letters. (Resistivity of Graphene Nanoribbon Interconnects)
При переходе к наноразмерам, на проводимость меди начинает воздействовать процесс рассеяния на границах зерен вещества, а потому на уровне 30 нм удельное сопротивление меди может возрастать фактически вдвое. Среди преимуществ графеновых соединителей ученые именуют высокую подвижность электронов, хорошую теплопроводность, механическую жесткость, пониженную паразитную емкостную связь между соседними проводниками.
В опытах употреблялся графен, полученный самый простым методом – механическим отщеплением узких слоев графита. Организованные многослойные пленки после этого переносились на подложку из окисленного кремния, на которой способом электронно-лучевой литографии предварительно были изготовлены четыре электрода (контакта). На завершающей стадии подготовки из пленок взяли наноленты толщиной от 18 до 52 нм.
Как выяснилось, самые удачные образцы графеновых нанолент по проводимости не уступали соответствующим по размерам бронзовым проводникам. Авторы отмечают, что применение более чистых материалов и более идеальных процессов разрешит графену превзойти медь. Иначе, отрицательное влияние на величину проводимости графена оказывают не только примеси, но и фононы подложки (колебания атомов кристалла кремния).
Как вычисляют авторы работы, графеновые соединители смогут поддержать тенденцию роста производительности микросхем на том этапе, в то время, когда размеры элементов достигнут отметки в 20 нм (по оценкам ученых, это случится в ближайшие пять лет).
Изображение графеновых нанолент, полученное посредством сканирующего электронного микроскопа. Толщина лент на участке между двумя средними электродами образовывает 22 нм. (Фото: Raghunath Murali)
Евгений Биргер