2009年7月29日
最近的研究石墨烯带的制作都提供了两个新的属性的原因使用材料在未来的计算机芯片互联。在宽度狭窄16纳米石墨烯载流容量约一千倍copper-while提供改进的热导率。
载流和传热测量报告的一个研究小组乔治亚理工学院。同一个团队先前报道的测量电阻率在石墨烯表明材料的电导比未来的纳米铜互联。
“石墨烯带的制作都表现出一个令人印象深刻的击穿电流密度电阻率有关,“热心Murali说,佐治亚理工学院的一位高级研究工程师的纳米技术研究中心。“我们的测量表明,石墨烯带的制作都有载流容量至少两个数量级高于铜在这些大小尺度。”
测量热导率和故障电流密度在狭窄的石墨烯带的制作都是6月19日发表在《应用物理快报》杂志上。这项研究是由半导体研究公司/ DARPA通过互连的焦点中心和纳电子学研究专项通过纳电子学研究所发现和探索(指数)。
graphene-which的独特属性是由薄层graphite-make它吸引广泛的潜在的电子设备。Murali和他的同事们一直在研究石墨烯作为潜在的替代铜在芯片上的互联,用于连接晶体管的小电线和其他设备集成电路。使用石墨烯这些互联,他们相信,将有助于扩展性能改进的长期在集成电路技术。
“我们的测量结果表明,石墨烯带的制作都有载流容量超过108安培/平方厘米,而少数人超过每平方厘米109安培,“Murali说。“这使得他们非常强劲的抗电迁移和应该大大提高芯片的可靠性。”
电迁移是一种现象,导致运输材料,特别是在高电流密度。在芯片上的互联,这最终导致线休息,导致芯片失败。
“我们正在学习很多新东西关于这个材料,这将导致研究人员考虑其他潜在应用,“Murali说。“除了高载流容量,石墨烯带的制作都也有优秀的导热性。”
因为热设备失败的一代是一个重要的原因,研究人员还测量了石墨烯纳米结构的传热能力远离设备。他们发现,石墨烯带的制作都有热导率超过1000瓦每米开尔文宽不足20纳米结构。
“这高导热系数也可以让石墨烯互联作为散热器在未来的集成电路,“Murali说。
研究石墨烯的属性互联Murali和合作者Yinxiao杨,凯文•布伦纳托马斯·贝克和詹姆斯Meindl开始与多层石墨烯片从石墨块并放入一个氧化硅衬底。他们使用电子束光刻技术构建四电极接触,然后使用光刻制造设备组成的平行nanoribbons宽度介于16和52个纳米,长度在0.2和1微米之间。
击穿电流密度的nanoribbons然后慢慢研究了当前越来越多的应用到电极的两侧平行nanoribbons。电流的下降表示分解的一个或多个nanoribbons。
21在他们的研究中测试设备,研究人员发现,石墨烯带的制作都有一个互惠的击穿电流密度与电阻率的关系。
因为石墨烯可以使用传统的芯片制造过程中,制造商可以从铜过渡到芯片制造石墨烯没有剧烈变化。
“石墨烯具有良好的电气性能,Murali说。“数据我们已经发展到目前为止,看起来非常有前途的使用这种材料作为未来片上互联的基础。”