NEC print transistors met koolstof nanobuisjes

NEC heeft bekendgemaakt met succes transistors te hebben geprint die uit koolstof nanobuisjes zijn opgebouwd. Aan de productie komen geen lithografische processen te pas, zoals gebruikelijk is bij het maken van chips.

Het Japanse technologiebedrijf NEC maakte een jaar geleden ook al transistors van koolstof nanobuisjes, of cnt's zoals ze vaak genoemd worden. Ook toen gebruikte het bedrijf inkt om delen van de transistors te printen, maar destijds leende slechts één laag zich voor de printtechniek. De research-afdeling van NEC heeft inmiddels echter vorderingen gemaakt, waardoor het printen van de volledige transistor mogelijk is geworden.De Japanners tonen hun techniek voor het printen van de cnt-transistors tijdens de International Nanotechnology Exhibition & Conference in Tokyo.

Door verbeteringen van de inkt die een isolerende werking heeft, en de inkt die voor de geleiding moet zorgen, heeft NEC de oxidatie tussen lagen weten te verminderen en de eigenschappen van de transistors kunnen verbeteren. De geprinte transistors zijn p-type-transistors met een aan/uit-ratio - een eigenschap belangrijk voor het stroomverbruik - van ongeveer 1000. Bij het gebruik van de printtechniek overstijgt de temperatuur van het substraat waarop de transistors gevormd worden, de 200 graden Celsius niet, zodat ook gevoeliger ondergronden gebruikt kunnen worden.

Dankzij de vorderingen met het printen van cnt-transistors kunnen ook organische materialen gebruikt worden om elektronische circuits te vormen. Een van de obstakels bij het inzetten van organische materialen is de beperkte mobiliteit van het kanaal, een onderdeel van transistors dat twee elektroden met elkaar verbindt. Het gebruik van koolstof nanobuisjes als materiaal voor het kanaal verbetert de mobiliteit of geleiding met een factor duizend ten opzichte van andere organische transistors. Daarmee zijn organische transistors snel genoeg voor praktische toepassingen. Het printen van organische transistors betekent overigens ook een aanzienlijke reductie in de milieubelasting vergeleken met de lithografische productie van chips.

Reacties (18)

Waar kan ik zo'n printer krijgen? Als tweaker wil ik zelf wel eens mij processor maken

Dat vind ik niet zo'n wereldvreemde opmerking. Omdat het mij in principe niet onmogelijk lijkt dat je met een aangepaste inkjetprinter en speciale inkten electrische circuits zou kunnen printen, natuurlijk niet op micro-niveau maar wel zonder allerlei chemische tussenstappen. Ik zie dat binnen niet al te lange tijd wel gebeuren.

Helaas, om een beetje redelijke transistortjes te krijgen, moeten je nanotubes netjes verbonden worden. Wil je dat gaan printen, dan gaat dat je allereerst een heleboel moeite kosten om CNTs tot inkt te verwerken, de dingen zijn ongelofelijk kleverig, en klitten dus massaal aan elkaar. Dan moet je nog eindje aan eindje leggen, dus heel nauwkeurig printen, je reguliere HP-printkop trekt dat niet, dus da's ook aanpassen. Oh, en je moet zorgen dat de boel daarna blijft zitten, en een logisch netwerk vormt, dus een hele doos techniek om de boel aan te sturen. Reken er maar op dat deze 'printers' al gauw een kuubje vullen, als het niet veel meer is. Oh, en natuurlijk niet bepaald massaproductie-fahig zijn, dus riant over de miljoen kosten (eenmaal uitontwikkeld, voorlopig zijn ze echt onbetaalbaar). Nee, even een circuitje printen zal nog wel even met etsen en optiek gaan...

Ik kan mij dan ook levendig voorstellen dat dit principe niet met inkt gebeurt (nu ja, misschien wel de isolatielaag), maar eerder met een soort toner - dus waarbij de CNT's electrostatisch "tot hun recht" komen.

Nu is de groote vraag natuurlijk, hoe snel zijn deze transistors, en welk formaat hebben ze? Als ze namelijk +130nm groot zijn dan is het leuk dat ze uit cnt's bestaan maar is het toepassings gebied erg klein. Als ze maar heel langzaam kunnen schakelen ook dan is het al snel niet echt handig in gebruik.

Ik denk niet dat daar de grote nieuwswaarde in zit. Dat komt vanzelf. Het is een compleet nieuwe productietechniek, die zeer veelbelovend is. Feit is dat ze op nanoniveau zitten en dat het een minder milieubelastend proces is.

130nm zegt op zichzelf niet zoveel. Dit is toch een heel andere productietechniek.

Wat is die aan/uit-ratio precies? Wordt mij niet duidelijk uit het artikel en met google kom ik niet verder dan dat het beinvloed wordt door een (al dan niet) hoge lekstroom. En wat is een hoge ratio? 1 artikel had het over een ratio van 10000, is 1000 dan heel laag? waar zitten de huidige Si transistoren op?

Da's de hoeveelheid stroom die ie doorlaat in 'doorlaat' gedeeld door de stroom in 'sper'. Aangezien 'doorlaat' vooral bepaald wordt door de spanning erover, gaat het er dan om hoe goed je je diodes in 'sper' echt dicht kunt laten. Als je ze kleiner maakt, heb je eerder kans op een lekstroom, wat de efficiency niet ten goede komt. (daarnaast wordt het verschil tussen 0 en 1 ook kleiner, en slechter te onderscheiden)

Ik moest hierbij als eerste denken aan iets dat potentieel door NASA etc gebruikt zou kunnnen worden. Wat ik me afvraag is hoe lang dit proces duurt t.o.v. de tradionele manier met lithografie, en hoe goed deze chips tegen hitte en kou bestand zijn. Is dit iets dat we over 5 tot 10 jaar gaan zien op commercieele schaal, of eerder 50 jaar?

NASA? NSA, more like De NASA wil alleen maar ongelofelijk betrouwbare chips, heck, de space shuttle wordt nog ongeveer bestuurd door 386-jes. Waarom? Die bak je op groot proces, dus als er een verdwaald kosmisch straaltje of deeltje in komt heeft dat minder effect.

Ik denk dat het nog wel een jaartje of 10 gaat duren voor we dit in onze eigen computer hebben zitten, of wellicht langer. Dit is een proof-of-concept, daarna moet het productierijp gemaakt worden, wat miljoenen gaat kosten, en daarna economisch interessant. Is het eenmaal zover, dan kan men de miljarden gaan investeren in nieuwe fabs, waarna het nog een jaartje kost voor de yields interessant genoeg zijn.

Echter gaan we rond de 10 nm ongeveer tegen de huidige techniek oplopen, en dan kunnen deze CNTs interessant worden. Een koolstofatoom meet zo'n 0.3 nm, een SWCNT (enkele wand nanobuisje) is 1nm, en de multilaags CNTs die ze hier waarschijnlijk gebruiken (door betere beschikbaarheid) zijn nog wat dikker, reken meerdere nanometers. Echter is het materiaal (koolstof) veel goedkoper te krijgen dan pure silicium (a meerdere keren de goudprijs), dus het kan heel leuk worden.

Bijzonder leuk om te horen dat ze vooruitgang boeken met deze techniek. Ik denk niet dat je op dit moment al moet beginnen kijken naar benchmarks van deze dingen om ze dan wat te gaan vergelijken met het standaard proces van chips maken.

Deze techniek staat nog in zijn kinderschoenen en de prestaties zullen waarschijnlijk ook in die lijn liggen. Maar ze boeken in ieder geval vooruitgang, en dat is het belangrijkste.

Ook als de transistoren relatief groot zijn (vergeleken met de moderne IC proces technologien) kan het een mooie oplossing zijn voor toepassingen die mindere integratie vergen. Naast de behoefte aan grote complexe IC's is er ook behoefte aan produkten die een lage complexiteit hebben en gebruik kunnen maken van de voordelen van deze nieuwe technologie.

Ik ben benieuwd wanneer we de eerste toepassingen in produktie zullen zien.

Het verkleinen van transistoren biedt de komende 10 jaar misschien nog een uitkomst voor ruimte gebrek en capaciteit van chips. Maar de 0nm zit eraan te komen en nu dat ze ook al beginnen met stapelen van chips word het op een gegeven niet kleiner maar groter , als er niet gewerkt word aan het (door) ontwikkelen van een andere of nieuwe techniek. Natuurlijk zijn verbeterde ontwikkelings technieken altijd welkom maar zal dit slechts tijdelijk een uitkomst bieden.

Waarom wordt gedacht dat kleiner altijd nodig is? Ik snap het best dat er vanuit de chip industrie telkens zo klein mogelijk wordt gedacht om kosten te besparen. (al worden chips nooit goedkoper terwijl de opbrengsten uit wafers steeds groter worden) Als het goedkoop is maakt het voor heel veel elektronica niet zoveel uit dat het op 130nm is gemaakt...

Denk bijvoorbeeld aan een mp3 speler die in de kleding is geprint. Of een gps enz enz enz. Voeg er ook nog een energie bron bij die oplaad door beweging of wrijving vind ik het allemaal best

Ha, dan komt eindelijk de "buizen"-versterker terug, met zijn "tube warmth".

Geen idee hoe groot de buisjes zijn die ze gebruiken, maar waren bepaalde afmetingen niet kankerverwekkend (zoals asbest deeltjes)?

M.a.w. zitten er geen gezondheidsrisico's aan?