Kunnen koolstofnanobuisjes de wet van Moore redden?
Chipfabrikanten slagen er niet langer in om kleinere chips tegen hetzelfde moordende tempo te blijven ontwikkelen. We zijn namelijk aan een punt gekomen dat de huidige techniek waarbij gebruik wordt gemaakt van transistoren gemaakt uit silicaat niet langer toereikend is. Alternatieve methodes dienen dan ook gevonden te worden, maar het pad naar kleinere chips ligt vol obstakels.
Koolstofnanobuisjes
Om dit probleem op te lossen werkt IBM al langer aan koolstofnanobuisjes. Koolstof kan namelijk verschillende allotropen aannemen, waaronder diamanten, grafiet en grafeen. Koolstofnanobuisjes zijn in essentie opgerolde vellen grafeen en vormen een veelbelovend product, omdat het goede semiconductoren zijn die geschaald kunnen worden tot slechts enkele nanometers.
Microscopische contacten
Ook andere delen van de transistor dienen echter geschaald te worden en dit is waar vooralsnog het schoentje wrong. Met name het verkleinen van de metalen contacten van het kanaal vormen namelijk een uitdaging, aangezien de weerstand van dergelijke contacten toeneemt bij het verkleinen ervan, wat de werking nadelig beïnvloedt.
IBM heeft echter een techniek ontwikkeld waardoor kleine metalen contacten op microscopisch niveau gelast kunnen worden aan de uiteindes van de koolstofnanobuisjes. Om in dit opzet te slagen maakt men twee metalen elektrodes met behulp van conventionele lithografie. Dit metaal wordt op de contactregio’s gesputterd, waarna het materiaal finaal wordt vastgelast door middel van ontlaten, een warmtebehandelingsproces.
Toekomst
De testtransistoren die IBM voorlopig heeft weten te maken, bevatten koolstofnanobuisjes met een diameter van slechts 1,2 nanometer en contacten van ongeveer 9 nanometer. Dit op zich is al een indrukwekkend resultaat, maar wat de techniek nog veelbelovender maakt is het feit dat de werking hetzelfde blijft hoe klein de verschillende onderdelen ook worden.
Ondanks de veelbelovende testen zijn er nog steeds verschillende problemen die opgelost moeten worden alvorens de massaproductie van de koolstofnanobuisjes kan beginnen. IBM en andere bedrijven werken echter volop aan manieren om de techniek te verbeteren. Volgens Shu-Jen Han, manager bij IBM, zullen de koolstofnanobuisjes over vijf tot tien jaar silicaat kunnen vervangen.
