Похоже, это позволит по-другому строить микросхемы на их основе, значительно подняв надёжность и энергоэффективность.

Углеродные нанотрубки, как знает всякий первоклассник, — один из самых перспективных материалов для микроэлектроники, но не простой, а следующего поколения.

• Во-первых, они уже доказали, что способны работать намного быстрее нынешних кремниевых транзисторов. А
• во-вторых, у них есть серьёзная проблема — надёжность.

Нынешние кремниевые микросхемы спроектированы так, чтобы даже при серьёзных сбоях в общем и целом они работали довольно сносно. Даже если питание чипов будет «гулять» (а в жизни так бывает сплошь и рядом), электроника обязана жить. Увы, с нанотрубками всё не так просто. Мягко говоря. .

Рис. 1. Новые микросхемы выглядят слегка непривычно из-за своей сминаемости. Но по надёжности и энергоэффективности не уступят обычным, превосходя их в скорости. (Фото Zhenan Bao).

Разработчики из Стэнфордского университета (США) во главе с Чжэньань Бао (Zhenan Bao) попробовали реализовать микросхемы на углеродных нанотрубках (УНТ), которые сохраняли бы высокую надёжность в большинстве обстоятельств.

Полупроводники, как вы помните, делятся на те, в которых подводимые к материалу электроны прыгают от дырки (места без электрона) к дырке, и на те, где они же движутся сквозь электроны самого материала. Называются они соответственно p- и n-типом.

Со временем выяснилось, что микросхемы, основанные на полупроводниках этих типов (комплементарные транзисторы), работают надёжнее обычных и при этом требуют меньше энергии. Чтобы добиться создания такого транзистора на основе кремния, применялось допирование — добавление ничтожных количеств разных дополняющих веществ, которые придавали нужному фрагменту полупроводника свойства то p-типа, то n-типа.

А вот с УНТ всё не так. Две трети таких трубок — это всегда полупроводники одного типа, а остальные — другого. И никакого способа переделать, скажем, полупроводники р-типа в n-тип, по сути, нет, ибо внедрить атомы в стенку нанотрубки довольно сложно.

И тем не менее стэнфордцы нашли обходной путь. Используя созданный ими допант DMBI, они наносили его капли точно в нужные точки нанотрубок с помощью собственного варианта структурного принтера.

Исследователи сосредоточили усилия на допировании гибких вариантов УНТ-устройств, полагая, что они будут особенно полезны в гибкой электронике, подобно тому как кремний некогда стал чудо-материалом для электроники «жёсткой».

И тому есть доказательства. Скажем,

в допированном виде УНТ-микросхемы работают быстрее и требуют меньше пластиковых транзисторов, а также не нуждаются в дополнительной защите от того же ультрафиолета. Фактор энергопотребления особенно важен: гибкая электроника на УНТ-транзисторах предполагается мобильной. То есть лишённой сетевого питания.

«УНТ — самый лучший вариант для долгоживущей электроники» — считает Чжэньань Бао.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.