Nanoteknik kan ge snabbare datorer
Om tio år kan kiseltransistorerna i din dator vara utbytta mot transistorer av kolnanotuber. Det hoppas forskare vid Göteborgs universitet, som utvecklat en metod för att styra nanotuberna under tillverkningen.
Kisel har sina begränsningar och industrin letar efter ett ersättningsmaterial. Elektronikmarknaden omsätter över 200 miljarder dollar per år så finns det stora incitament för att driva på utvecklingen.
Forskaren Johannes Svensson vid institutionen för fysik vid Göteborgs universitet har i sin avhandling undersökt tillverkning och användning av kolnanotuber.
–Jag tror inte att det kan bli billigare att bygga transistorer i något annat material än kisel, men kolnanotuber kan ge mindre och snabbare komponenter som bland annat leder till att datorerna drar mindre ström.
Den otroliga utvecklingen av datorkraft som skett sedan den integrerade kretsen uppfanns på femtiotalet har möjliggjorts av att transistorn, som är den viktigaste komponenten i alla processorer, har blivit allt snabbare.
Det vanligaste halvledarmaterialet i transistorer är kisel eftersom det är billigt och lätt att bearbeta. Kisel har emellertid sina begränsningar. När storleken på transistorerna minskas för att öka deras hastighet så uppstår problem som bland annat leder till ökad effektförbrukning och stora variationer i deras egenskaper.
Genom att byta ut kislet i kanalen mot en kolnanotub så kan transistorerna göras både mindre och snabbare än vad som är möjligt idag. En kolnanotub är en cylinderformad ihålig molekyl med en diameter runt en nanometer (1/50000 av ett hårstrå) som endast består av kol.
En del kolnanotuber är halvledande vilket gör dem lämpliga för transistorer, men det finns flera problem som måste lösas innan man kan koppla ihop dem till större kretsar.
–Eftersom kolnanotuber växer slumpmässigt och det inte går att kontrollera deras position eller riktning så har jag lagt på ett elektriskt fält för att styra tuberna när de växer, säger Johannes Svensson.
Det elektriska fältet leder bland annat till att de flesta kolnanotuber ligger i samma riktning.
–För att visa att det går att bygga elektroniska komponenter som bara innehåller kolnanotuber har jag även byggt en transistor där inte bara kanalen består av en kolnanotub utan även elektroden som används för att styra strömmen.
Ett annat problem som måste lösas för att integrera nanotuber i större kretsar är att det är svårt att tillverka bra metallkontakter till dem. Johannes visar i sin forskning att kontakternas egenskaper förändras beroende på vilken diameter nanotuberna har. Genom att välja rätt diameter kan man kombinera bra kontaktegenskaper med låg strömförbrukning.
Avhandlingen Carbon Nanotube Transistors: Nanotube Growth, Contact Properties and Novel Devices försvarades vid en disputation den 7 maj.
Kontaktinformation
Kontakt: Johannes Svensson, Institutionen för fysik, Göteborgs universitet 0768-53 98 91 031-772 3435 johannes@physics.gu.se
