电流密度是指某一给定点上每一截面积上的电流量。随着集成电路中的晶体管越来越小,它们需要越来越大的电流密度才能达到所需的性能水平。大多数传统的电导体,如铜,在高电流密度下容易由于过热或其他因素而断裂,这对制造越来越小的组件构成了障碍。

用1D Zrte制作的电子设备的显微镜图像3.纳米布尔。纳米波沟道以绿色表示;金属触点以黄色显示。由于纳米尺度的厚度,黄色金属触点似乎在绿色通道下,当它们实际上是顶部时。

电子工业需要硅和铜的替代品,能够在只有几纳米大小的情况下维持极高的电流密度。石墨烯的出现导致了世界范围内对其他二维(2D)层状材料的大规模研究,这些材料将满足纳米级电子元件的需求,以维持高电流密度。二维材料由一层原子组成,而一维材料由单链原子组成,原子之间的结合很弱,但它们在电子领域的潜力尚未得到广泛研究。

开发了原型装置,其由异端材料制成,其可以传导50倍大于传统的铜互连技术的电流密度。锆Tritelluride(Zrte3.)纳米带被发现具有异常高的电流密度,远远超过任何传统金属,如铜。传统的金属是多晶的——它们有分散电子的晶界和表面粗糙度。准一维材料,如ZrTe3.单向的由单晶原子链组成的。它们没有晶界,脱落后通常有原子平滑的表面。

原则上,这种准1D材料可以直接生长为纳米线,其横截面对应于单个原子螺纹或链条。Zrte持续的电流水平3.量子线比报道的任何金属或其他一维材料都要高,几乎达到了碳纳米管和石墨烯的电流密度。

电子设备依靠特殊的线路在电路或系统的不同部分之间传送信息。随着开发人员使设备小型化,它们的内部部件也必须变得更小,部件之间携带信息的互连必须变得最小。根据它们的配置方式,ZrTe3.纳米带可以被制成纳米级的局部互连或用于最小器件组件的器件通道。

实验是用从预先制作好的材料薄片上切下来的纳米带进行的。工业应用需要在晶圆上直接生长纳米带。这种制造工艺已经在开发中。

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本文首先出现在2018年11月的问题yabovip16.com杂志。

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