Vědci mnoha pracovišť se snaží překonat nebo obejít fyzikální limity a dál zmenšovat mikročipy. Naděje jsou nyní vkládány do jejich trojrozměrné architektury. Jde o to, že místo plochého základu jsou v nich křemíkové tranzistory otočeny o 90 stupňů - trčí ze základny ven jako řady titěrných válečků. Tímto způsobem lze na plochu, kterou by zabral jeden plochý tranzistor, umístit tranzistorů mnohem, mnohem více. Mělo by jít o krok, který z mikro udělá nano-elektroniku.
I když výroba křemíkových nanovodičů se již zdařila, pro výrobu tranzistorů nové generace to nestačí. Zbývá ještě doladit jejich elektrické vlastnosti a dosáhnout spolehlivosti takových čipů. Na rozdíl od klasických „plochých“ tranzistorů proud v nových „sloupcových“ probíhá vertikálně. Jde o mnohem menší a úspornější zařízení u něhož se předpokládá také využití ve fotovoltaice, křemíková nanovlákna by měla udělat jakousi revoluci i ve stavbě extrémně účinných solárních panelů.
Vědci z Ústavu Maxe Plancka v Halle již údajně vyrobili monokrystalická křemíková nanovlákna, která jsou jako komponenty mikročipů vhodná. Do nich nyní implantují legovací atomy. Ty se integrují do krystalové mřížky a polovodič tím získá na elektrické vodivosti. Selektivním implantováním různých legujících atomů lze měnit polaritu nanovlákna, což je princip funkce tranzistoru. Zatímco technologie pro výrobu klasických plochých tranzistorů jsou propracovány do nejmenších detailů, pro práci s nanostrukturami nic takového zatím není. Vědci již začínají zvládat práci s nanovlákny o průměru 100 a délkou 300 nanometrů. Podle Reinharda Koeglera a Xin Oua (oba pracují ve Forschungszentrum Dresden-Rossendorf), kteří publikovali článek v časopisu Nano Letters, bude trend využít vlákna o průměru pouhých několika atomů.
Měrný odpor v těchto vláknech lze měnit koncentrací atomů přidávaných látek. Pokusy s bórem a fosforem, ve které byly vkládány naděje, zatím nedopadly dobře. Jejich atomy mají tendenci cestovat na povrch nanovláken, jejich elekttrická vodivost klesá.
Zatímco použití křemíkových nanovláken obohacených lithiem se americkému týmu na Stanfordské univerzitě nedávno podařilo dotáhnout již do praxe (náhradou uhlíkové anody za křemíková nanovlákna zvýšili kapacitu baterií), německému týmu se křemíková vlákna dopovat vhodnými atomy zatím nedaří. Největším problémem se jeví dosáhnout pravidelnosti v rozložení atomů v nanovláknu. Stejně tak zatím není k dispozici technika, která by dovolovala vizualizovat a kontrolovat výrobní proces nových nanotranzistorů. I přes tyto nedořešené zádrhele čipoví dizajnéři nepochybují o tom, že vertikální tranzistory jsou správnou cestou a že je pouze otázkou krátkého času, kdy se problémy podaří vyřešit a sendvičové čipy s nanotranzistory se stanou levnými, úspornými a vysoce výkonnými elektronickými součástkami.
Pramen: Forschungszentrum Dresden Rossendorf
Diskuze:
