Уникальные свойства тонких слоев графита, известных как графен, делают этот материал весьма привлекательным для применения в широком диапазоне электронных устройств. Исследователи экспериментально продемонстрировали еще одну возможность применения графена – в соединителях интегральных схем.

Ученые из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) США показали, что по своей проводимости графеновые соединители могут успешно конкурировать с медными, используемыми в производстве современных интегральных микросхем.

Результаты исследований опубликованы в журнале IEEE Electron Device Letters. (Resistivity of Graphene Nanoribbon Interconnects)

При переходе к наноразмерам, на проводимость меди начинает влиять процесс рассеяния на границах зерен вещества, а потому на уровне 30 нм удельное сопротивление меди может возрастать практически в два раза. Среди достоинств графеновых соединителей ученые называют высокую подвижность электронов, хорошую теплопроводность, механическую жесткость, пониженную паразитную емкостную связь между соседними проводниками.

В экспериментах использовался графен, полученный наиболее простым способом – механическим отщеплением тонких слоев графита. Сформированные многослойные пленки затем переносились на подложку из окисленного кремния, на которой методом электронно-лучевой литографии предварительно были изготовлены четыре электрода (контакта). На завершающей стадии подготовки из пленок получили наноленты толщиной от 18 до 52 нм.

Как выяснилось, наиболее удачные образцы графеновых нанолент по проводимости не уступали соответствующим по размерам медным проводникам. Авторы отмечают, что использование более чистых материалов и более совершенных процессов позволит графену превзойти медь. С другой стороны, отрицательное влияние на величину проводимости графена оказывают не только примеси, но и фононы подложки (колебания атомов кристалла кремния).

Как считают авторы работы, графеновые соединители смогут поддержать тенденцию роста производительности микросхем на том этапе, когда размеры элементов достигнут отметки в 20 нм (по оценкам ученых, это произойдет в ближайшие пять лет).

Изображение графеновых нанолент, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Толщина лент на участке между двумя средними электродами составляет 22 нм. (Фото: Raghunath Murali)

Евгений Биргер