Ученые синтезировали нанопроволоки из арсенида ниобия для межсоединений в чипах — 29 июля 2026 г. в 17:01:52.899
Ученые синтезировали нанопроволоки из арсенида ниобия для межсоединений в чипах Межсоединения — провода, соединяющие транзисторы в цепи на микрочипах, — долгое время изготавливались из меди из-за ее высокой проводимости. Однако по мере уменьшения размеров электроники медь становится все менее эффективным проводником. Теперь ученые обнаружили, что новый класс материалов, содержащих экзотические квазичастицы, может помочь в создании межкомпонентных соединений следующего поколения, которые проявляют лучшие проводниковые свойства, чем тоньше они становятся Проблема, с которой сейчас сталкиваются медные межкомпонентные соединения, связана со средней длиной свободного пробега электронов в металле — средним расстоянием, которое электрон может преодолеть, прежде чем столкнется с молекулой. Как только медные провода становятся тоньше этого предела — в случае меди он составляет 40 нанометров, — их электропроводность резко падает, потому что их электроны начинают чаще сталкиваться. Исследователи изучают другие металлы, которые демонстрируют лучшую проводимость на нанометровом уровне, для использования в межкомпонентных соединениях. Например, у кобальта и рутения средняя длина свободного пробега электронов составляет 10 нм и 6 нм соответственно. Это означает, что межкомпонентные соединения из этих металлов могут быть меньше, чем медные провода, прежде чем столкнутся с той же проблемой проводимости. Однако если они станут еще меньше, то столкнутся с той же проблемой. Исследователи Корнеллского университета в США синтезировали нанопроволоки из полуметалла ниобия — арсенида ниобия — с помощью метода, известного как термомеханическое наноформование. Этот метод позволил исследователям получить монокристаллическую нанопроволоку длиной от 2 до 3 микрометров и толщиной всего 40 нм. Ученые обнаружили, что удельное сопротивление нанопроволок из арсенида ниобия снижается с уменьшением диаметра. При комнатной температуре у нанопроволоки шириной 40 нм удельное сопротивление было примерно на 70 % ниже, чем у объемных монокристаллов. Согласно проведенному анализу, это улучшение связано с поверхностной проводимостью. Хотя ниобиевые арсенидные проволоки шириной 40 нм были более токопроводящими, чем проволоки того же размера из кобальта или рутения, они не оказались более токопроводящими, чем современные медные межсоединения шириной 10 нм. Однако исследователи ожидают, что ниобиевые арсенидные нанопроволоки диаметром около 12 нм превзойдут по проводимости такие медные межсоединения. По их словам, при таком диаметре или меньше поверхностный вклад этих нанопроволок в их электропроводность будет превышать объемный вклад. Кроме того, нанопроволоки оказались стабильными в воздушной среде и могли безопасно проводить большой электрический ток, прежде чем разрушались. Они также продемонстрировали высокую теплопроводность, что может помочь предотвратить их перегрев, если они будут использоваться в качестве межсоединений. #новостиэлектроники