Các dải nano carbon có thể nhỏ hơn và tạo ra những con chip máy tính có tốc độ cao hơn

Viết bởi Ngô Thành Công
Chủ nhật , 01 Tháng sáu 2008 19:46
Các nhà hoá học của Stanford hiện đang tiếp tục phát triển một phương pháp mới để tạo ra những tranzito ngoài các dải nano carbon. Những phương pháp này có thể rồi đây sẽ được tổng hợp lại trong những con chip máy tính có hiệu suất cao để tăng tốc độ của chúng và sinh ra ít nhiệt hơn, thứ mà có thể phá huỷ nền silicon của những con chip hiện nay khi mà các tranzito được đặt sít vào nhau.

Một lược đồ của tranzito hiệu quả - trường nano graphene tiếp xúc với paladi (S,D) trên một bề mặt silic đioxit dày 10nm (màu tía). Bên dưới lớp Si02 là một lớp silicon dẫn điện cao (G). (Ảnh được giúp đỡ bởi Dai Group.)

Thời gian đầu, một nhóm nghiên cứu được lãnh đạo bởi Hongjie Dai, J. G. Jackson và Giáo sư Hoá học C. J. Wood, đã chế tạo được những tranzito được gọi là "trazito hiệu quả- trường"—một thành phần quan trọng để cấu thành các con chip—cùng với graphene thì có thể hoạt động trong nhiệt độ phòng. Graphene là một dạng của carbon có nguồn gốc từ grafit. Các tranzito graphene khác, tạo nên bởi các dải nano carbon rộng hơn hoặc là các màng mỏng thì yêu cầu thấp hơn nhiệt độ phòng.

"So với những tranzito graphene, các thử nghiệm trước đây của tranzito hiệu quả - trường đều đã hoạt động trong nhiệt độ của heli lỏng, vào khoảng 4 Kelvin [-452 Fahrenheit]” Dai - người đứng đầu một nhóm điều tra nghiên cứu – nói. Công việc của nhóm ông ấy là mô tả mọi việc lên giấy để xuất bản trong số báo ngày 23 tháng 5 của tạp chí Physical Review Letters.

Nhóm của Dai thành công trong việc chế tạo các dải nano graphene hẹp hơn 10m rộng nano, điều này đã làm cho chúng có thể hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao. “Con người đã chưa thể làm được những dải nano graphene đủ hẹp để làm cho các trazito hoạt động được trong điều kiện nhiệt độ cao cho đến tận bây giờ,” Dai nói. Sử dụng một tiến trình hoá học được phát triển bởi nhóm của ông ấy và được mô tả trong số báo ngày 29 tháng hai của Science, các nhà nghiên cứu đã chế tạo các dải nano, từ carbon nhỏ hơn 50000 so với tóc người, nó trơn hơn và hẹp hơn so với các dải nano được chế tạo từ các công nghệ khác.

Tranzito hiệu quả - trường là một chìa khoá cốt lõi của các con chip máy tính, hoạt động giống như người chuyên chở dữ liệu từ một địa điểm khác. Họ có một kênh bán dẫn được kẹp vào giữa hai điện cực kim loại. Trong hình dạng của một trường điện, một bản đỡ kim loại có thể rút ra hai vật đỡ cực âm và cực dương bên trong và bên ngoài của một bán dẫn. Nó cho phép dòng điện hoặc được chạy qua hoặc bị chặn lại, bằng cách đóng mở và mở thiết bị điều khiển, bằng cách đó mà điề chỉnh cho đúng đường đi của dữ liệu.

Các nhà nghiên cứu dự đoán các con chip silicon sẽ đạt được độ co cực đại của chúng trong thập niên tới đây. Đó là động lực thúc đẩy sự nghiên cứu vật chất tự nhiên để thay thể silicon như những tranzito đang tiếp tục co lại theo Luật Moore, dự báo này cho rằng số tranzito trong một con chip sẽ tăng lên gấp đôi trong mỗi hai năm. Graphene là một chất liệu đang được xem xét.

David Goldhaber-Gordon, một giáo sư vật lý phụ tá ở Stanford, đề xuất rằng graphene đã có thể bổ sung vào nhưng không thay thế được silicon, để có sự kết hợp này yêu cầu các tranzito nhỏ hơn phải được chế tạo nhanh hơn. "Con người không phải thực hiện điều này như một lời hứa; nó là sự nghiên cứu, và chúng ta sẽ có một kết quả rất cao nếu như thành công," ông nói.

Dai nói rằng graphene đã có thể trở thành một vật liệu hữu ích trong công nghệ điện tử tương lai nhưng tôi không nghĩ rằng nó có thể thay thế silicon trong một thời gian ngắn. "Tôi muốn đây là động lực thúc đẩy hơn là chứng minh lý thuyết," ông nói.

Mặc dù các nhà nghiên cứu, bao gồm cả các nhóm cá nhân của ông ấy, đã biểu diễn các ống nano carbon làm tốt hơn silicon trong việc thúc đẩy sự kết hợp của hai vật liệu, vấn đề là chúng không hoàn toàn là của ống, có 1m nano đường kính, là bán dẫn, Dai nói. "Dựa trên cấu trúc của chúng, một vài ống nano carbon có bản chất kim loại, và một vài thì có bản chất bán dẫn," ông nói. "Ống nano kim loại có thể không bao giờ bị cắt và hoạt động giống như một phần tử điện ngắn cho thiết bị, đó là vấn đề."

Mặt khác, nhóm của Dai đã biểu diễn toàn bộ bề hẹp dải nano graphene chế tạo từ một kỹ xảo hoá học độc đáo cỷa họ là bán dẫn. "Đó là lý do vì sao cấu trúc trên vảy nguyên tử - trong trường hợp này, rộng và sắc," ông nói.

Nguồn Science Daily