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Neue Perspektive für Kohlenstoff-Transistoren

Forscher bei IBM berichten vom Erfolg mit einer neuen Methode, Kohlenstoffnanoröhrchen zu kontaktieren. Damit ebnen sie den Weg zur weiteren Miniaturisierung von Transistoren.

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(Bild: IBM)

Zum ersten Mal berichten Forscher von einer Möglichkeit, den Fortgang der Internationalen Roadmap für Halbleiterentwicklung bis nach 2025 zu gewährleisten. Dafür schlagen sie vor, Transistoren künftig auf Basis von Kohlenstoffnanoröhrchen oder ähnlichen niederdimensionalen Materialien zu bauen.

Durch die Miniaturisierung von Transistoren müssen alle ihre Bestandteile verkleinert werden. Lange Zeit lag das hauptsächliche Augenmerk hierbei auf den Ladungsträgerkanälen. Inzwischen rücken die Kontaktregionen immer mehr in den Fokus.

Bei den üblichen Kontaktierungsverfahren wächst der Kontaktwiderstand in dem Maße, wie die Größe der Kontaktregion abnimmt. Für Mikrochips auf Basis von Silizium sind deshalb bereits bald Widerstände erreicht, die für Transistoren nicht mehr praktikabel sind.

Forscher von IBM haben nun eine Methode präsentiert, wie sie noch kleinere Transistoren bauen und diese Barriere dabei umgehen können. Dafür verwenden sie Kohlenstoffnanoröhrchen als Transportkanal und Molybdän als Kontaktmetall. Die beiden Materialien verbinden sich bei Temperaturen von 850°C lokal zu Molybdänkarbid. Der tatsächliche Kontakt ist der Punkt, an dem das Kohlenstoffnanoröhrchen auf die Molybdänkarbid-Elektrode trifft.

Damit lassen sich Transistoren bauen mit weniger als 10 nm Kontaktlänge. Bei dieser Größe werden Metall-Silizium-Kontakte oder herkömmliche Kontakte mit Kohlenstoffnanoröhrchen bereits so hochohmig, dass eine Verwendung in Transistoren sich nicht mehr empfiehlt. Die untersuchten Systeme besaßen einen Kontaktwiderstand von weniger als 36 Kiloohm für einzelne Nanoröhrchen. In realistischen Transistoren, die aus Bündeln von Nanoröhrchen bestehen, prognostizieren sie einen deutlich niedrigeren Wert.

Die Wissenschaftler sehen in diesem System den ersten realisierbaren Weg, wollen sie die Internationale Roadmap für Halbleiterentwicklung die nächsten 10 bis 15 Jahre erfüllen. Gleichzeitig kündigen sie an, dass hierin auch eine Perspektive für andere niederdimensionale Materialien wie Graphen oder Molybdänsulfid liegt. (jab)