Группа исследователей из Стэнфордского университета экспериментально обнаружила, что использование графена в качестве барьерного слоя медных проводников в микросхеме не только делает схему более компактной, но и позволяет существенно увеличить скорость передачи данных между транзисторами.
Микросхемы в современных компьютерах состоят из миллионов крошечных транзисторов, а также из соответствующего количества крохотных медных проводников, по которым к транзисторам подводятся и отводятся электроны. Каждый из этих проводников должен быть отделен от некоторых участков транзистора специальным слоем, предотвращающим миграцию атомов меди. Как правило, для этого применяется нитрид тантала.
Как пишет портал N+1, ученые из Стэнфорда решили заменить нитрид тантала на графен. В результате серии экспериментов выяснилось, что равный по удерживающей способности слой графена может быть в восемь раз тоньше, чем соответствующий слой нитрида тантала. При этом он также эффективно не давал атомам меди мигрировать в прилегающие к ним кремниевые транзисторы, что сделало бы последние неработоспособными. В то же время применение графена позволило увеличить подвижность электронов в проводниках.
Замена нитрида тантала на графен может сыграть важную роль в условиях перехода к новым техпроцессам производства микросхем. Так, переход от техпроцесса с элементами размером в 22 нанометра к элементам в 14 нанометров (а затем и 10 нанометров) требует существенного сокращения длины медных проводников. Согласно прогнозам, в этих условиях отказ от нитрида тантала в пользу графена приведет к росту пропускной способности на 30%.
Отмечается, что ранее ряд попыток использовать графен как материал для транзисторов столкнулся со значительными трудностями, связанными с отсутствием у графена запрещенной зоны, типичной для полупроводников. Исследователям из Стэнфорда удалось избежать этой проблемы, так как в предложенной ими схеме графен работает не полупроводником, а проводником для электронов и механическим разделителем для атомов меди.
