Специалисты из Стэнфордского университета (штат Калифорния, США) создали вычислительное устройство на основе углеродных нанотрубок. Этот полупроводниковый материал открывает перспективы разработки нового поколения электронных устройств, которые будут работать быстрее и с меньшими затратами энергии, чем изготовленные с использованием кремниевых чипов.
Исследователи всего мира на протяжении ряда лет искали способ применения углеродных нанотрубок — УНТ (рис. 1) для создания вычислительных устройств. Но многие несовершенства консрукций на основе углеродных нанотрубок несли с собой длительные разочарования, связанные с услиями по созданию сложных схем с их использованием.
Результаты исследований специалистов Стэнфорда были опубликованы в журнале Nature докторантом в области электротехники Шулакером Максом (рис. 2) и его коллегами. Исследования проводились под руководством профессора университета Субхасиша Митры и специалиста в этой области Вонга Филиппа.
«Люди говорили о новой эре углеродных нанотрубок в электронике, выходящей за рамки применения кремниевых материалов, — сказал Шулакер Макс, демонстрируя компьютер, сконструированный в лабораторных условиях с применением УНТ. — В подтверждение этому было продемонстрировано несколько цифровых систем, использующих эту захватывающую технологию. И вот тому реальное доказательство».
«Углеродные нанотрубки давно рассматриваются в качестве преемников кремниевых транзисторов, — сказал профессор Рабаи Жан, эксперт по электронным схемам и системам. — Но никто не мог сказать наверняка, оправдают ли они эти ожидания. Теперь нет сомнений, что это привлечет внимание специалистов в области полупроводников и побудит их к исследованиям в этом направлении. Уже в следующем десятилетии эта технология может привести к созданию меньших по размерам и более энергоэффективных процессоров».
Для справки:
Впервые нанотрубки были получены в 1991 г. С открытием этих наноструктур ученым оставалось только изучать их и удивляться. Эксперименты и численное моделирование показали, что модуль Юнга однослойной нанотрубки достигает величин порядка 1–5 ТПа, что на порядок больше, чем у стали! В зависимости от конкретной схемы сворачивания графитовой плоскости, нанотрубки могут быть как проводниками, так и полупроводниками. Уже созданы опытные образцы полевых транзисторов на основе одной нанотрубки: прикладывая запирающее напряжение в несколько вольт, ученые научились изменять проводимость однослойных нанотрубок на 5 порядков! Созданы полупроводниковые гетероструктуры типа металл/ полупроводник и структуры из двух разных полупроводников. Созданы и опробованы прототипы тонких плоских дисплеев, работающих на матрице из нанотрубок. Получающееся при этом зерно изображения фантастически мало: порядка микрона!