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      閱讀新聞
      [ 來自:不詳  閱讀:   時間:2012.06.30 ]
      下一代納米電機設備呼喚新材料
      根據摩爾定律,半導體芯片上集成的晶體管數量每兩年就會翻一倍,其能耗也迅速增加。而且傳統的硅電子設備在極端環境如高溫或輻射條件下,也無法保證運行。為了支持設備升級并降低能耗,研究人員一直在尋找替代技術或混合型技術,其中納米電機(NEM)交換技術正逐漸顯出光明的前景。過去10年來,科學家對開發混合型或獨立型的納米電機設備傾注了極大熱情。
        
        最近,美國西北大學麥考密克工程學院研究了納米電機領域近10年來取得的進步,詳述了各種不成功模式以及克服這些缺點的可能方法,并對該技術的前景、當前面臨的主要挑戰進行了綜合性探討。相關論文發表在《自然·納米技術》上。
        
        “納米電機交換器由納米結構組成,比如碳納米管或納米線,在靜電力作用下會發生機械轉向,從而連通或斷開電極?!痹搶W院制造與企業教授奧拉西奧·埃斯賓諾薩解釋說,這種交換器可以設計得像硅晶體管那樣工作,既能單獨運行,也能制造混合型納米電機—硅設備,同時滿足超低能耗和耐高溫輻射環境的需求。
        

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        研究人員指出,納米電機行業面臨著一項長期挑戰,就是要造出百萬級的碳納米管陣列,這是進一步制造納米電機設備所必需的,而現代硅電子設備能在一塊芯片上做出數十億的晶體管。他們在論文中詳述了到目前為止生產納米陣列的多種方法,以及實現大規模生產納米電機—集成電路芯片混合型設備的途徑。
        
        此外,要讓單獨的納米電機可靠運轉數百萬次極為困難,但這卻是消費性電子產品所必需的?!叭绻o納米電機設備使用普通的金屬電極,交換器啟動后轉不到10次就會停下來?!闭撐暮现?、西北大學博士生歐文·羅說。
        
        他表示,解決方法很簡單,只要用一種導電的、類似于鉆石的碳薄膜替換金屬電極,就能大大提高設備對轉數的承受能力。目前的轉數已超過100萬次,這一改進是推動納米電機設備進入現實的關鍵一步。這種新材料由西北大學、桑迪亞國家實驗室集成納米技術中心、阿爾貢國家實驗室納米材料中心合作研究,相關論文已發表在《先進材料》雜志上。
        
        從大型服務器到汽車、手機,傳統的硅基集成電路得到廣泛應用,這離不開半導體工業數十年來的持續升級。埃斯賓諾薩還指出,新材料的選擇將大大提高下一代納米電機設備的堅固性和穩定性,推動電子產業規模繼續升級,為各行各業服務。無論是混合型還是獨立式,都需要來自工程、基礎科學和材料科學領域的推動力。
       

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