Kif in-Nanostrutturi tal-Aluminju jtejbu l-Prestazzjoni tat-Transistor u l-Interkonnessjoni
Fin-nanoskala, l-aluminju jieqaf iġib ruħu bħall-konduttur sempliċi użat fil-busbars tal-enerġija u jibda jġib ruħu bħal materjal ta 'inġinerija. Nanowires tal-aluminju jnaqqsu t-tifrix tal-elettroni meta mqabbla mal-kanali tas-silikon u wrew gwadann ta 'mobilità ta' madwar 40 fil-mija f'apparat tal-laboratorju, li jippermetti vultaġġi ta 'sewqan aktar baxxi għall-istess veloċità ta' swiċċjar. Minħabba li l-metall jista 'jkun imfassal b'riżoluzzjoni tan-nanometru, arkitetturi densi ta' interkonnessjoni 3D isiru prattiċi, u saffi ta 'apparat f'munzelli jistgħu jilħqu madwar 30 fil-mija densità ta' ppakkjar ogħla minn layouts planari.
Alumina anodika immuntata waħedha hija l-blokka l-oħra. L-applikazzjoni ta 'vultaġġ ta' anodizzar ikkontrollat għall-aluminju tifforma xehda ta 'pori eżagonali li d-dijametru u l-iskala ta' l-ispazjar tagħhom mal-parametri ta 'anodizzar, u l-istess pass ta' anodizzazzjoni jistgħu jħallu saff ta 'barriera irqiq ultra-ħxuna ta' madwar 1 nm li jaħdem bħala dielettriku tal-bieb. Il-kombinazzjoni tat-tnejn tipproduċi transistors li provi reċenti jirrappurtaw li jikkunsmaw madwar 15 fil-mija inqas enerġija f'esperimenti ta' swiċċjar tal-quantum-dot, b'munzelli ta' saffi ferm aktar sempliċi milli jeħtieġu dielettriċi għolja-k konvenzjonali.
Ġestjoni Termali b'Aluminju Nanoporuż u Kompost
Is-sħana hija l-fattur li jillimita fil-proċessuri moderni, u l-aluminju nanoporuż jattakka l-problema direttament. Il-porożità miftuħa b'daqsijiet tal-pori sew taħt il-mogħdija ħielsa tfisser il-phonon tgħolli l-erja tal-wiċċ u tmexxi t-trasport tal-fonon, u tħalli l-aluminju nanoporuż ixerred is-sħana f'madwar tliet darbiet ir-rata tar-ram solidu f'ġeometriji komparabbli. Graphene-kompożiti tal-aluminju rinfurzati jimbuttaw il-konduttività termali bl-ingrossa għal madwar 500 W/mK, li huwa 'l fuq mir-ram filwaqt li jżommu d-densità għal bejn wieħed u ieħor terz tal-valur tar-ram.
| Forma materjali | Funzjoni f'pakkett | Prestazzjoni rrappurtata |
|---|---|---|
| Film tal-aluminju nanoporuż | Is-sħana tinfirex taħt die | Madwar 3x ir-rata ta 'dissipazzjoni tar-ram f'ġeometrija ugwali |
| Graphene-aluminju kompost | Pjanċa bażi jew sink tas-sħana | Konduttività termali qrib 500 W/mK |
| Nanostruttura tal-aluminju 3D | Livelli ta' hotspot fi proċessuri ta'-prestazzjoni għolja | Tnaqqis fit-temperatura tal-hotspot ta 'madwar 50 fil-mija |
| Fażi-bidla liga tal-aluminju | Buffering termali taċ-ċentru tad-dejta passiv- | Temperatura miżmuma f'madwar 0.5 gradi Celsius tal-punt stabbilit |
Strutturi nanoskala tridimensjonali wkoll ixerrdu s-sħana lateralment, u jnaqqsu t-temperaturi tal-hotspot lokali b'madwar nofs fi proċessuri ta'-qawwa għolja. Fiċ-ċentri tad-dejta, il-ligi tal-aluminju tal-bidla fil-fażi-assorbu u jirrilaxxaw is-sħana moħbija biex iżommu t-temperaturi tad-daħla tar-rack f'madwar 0.5 gradi Celsius tal-punt tas-sett, li twitti l-ispikes tat-tagħbija li inkella jġiegħel lill-chillers jirrispondu żżejjed-.
Aluminju Plasmonic għall-Komunikazzjoni Ottika
L-aluminju jappoġġa r-reżonanza tal-plażmoni tal-wiċċ tul l-ispettru viżibbli u qrib-infra-aħmar, u r-reżonanza tiegħu tista' tiġi sintonizzata bil-ġeometrija tal-partiċelli. Strutturi tal-aluminju sub-10 nm għalhekk jagħmlu komponenti plasmoniċi prattiċi fuq pjattaforma li hija diġà kompatibbli mal-ipproċessar fuq skala wafer-. Interkonnessjonijiet tal-laboratorju li jużaw nanoantenni tal-aluminju wrew rati ta' trasferiment tad-dejta ta' madwar 200 Gbps b'titjib irrapportat minn sinjal-għa-storbju, u l-footprint tal-array hija kompatibbli ma' gwidi tal-mewġ u photodetectors fuq-ċippa. Ġilda tal-alumina li tifforma b'mod naturali, jew saff imkabbar apposta għall-prattika EN ISO 7599, tissiġilla n-nanostruttura u testendi l-ħajja tal-apparat għal għaxar snin jew aktar f'ambjenti umdi, li storikament kien il-punt dgħajjef tal-plażmoniċi bbażati fuq il-fidda.
Sfidi tal-Manifattura fin-Nanoelettronika tal-Aluminju
L-iskala tar-riċerka tan-nanostruttura għall-produzzjoni hija l-parti diffiċli, u jiddominaw erba 'restrizzjonijiet. Il-litografija tar-raġġ ta' elettron-tista' ssolvi l-karatteristiċi sa madwar 5 nm iżda tibqa' għalja għal kull unità ta' żona, li tillimitaha għal maskri u prototipi. Id-depożizzjoni tas-saff atomiku, it-teknika użata biex jinbnew is-saffi ultra-dielettriċi u ta 'inkapsulazzjoni, teħtieġ vakwu ultra-għoli fil-medda ta' 10-7 Torr u ħinijiet ta 'ċiklu twil. L-aluminju jossidizza faċilment, għalhekk kwalunkwe nanostruttura esposta għandha tkun inkapsulata in situ qabel ma tħalli l-vakwu, jew l-imġieba elettrika tagħha tinqala '. Fl-aħħarnett, l-istampar tat-trasferiment ta 'nanostrutturi lesti fuq sottostrati flessibbli jew mgħawweġ għadu jsofri telf ta' rendiment ta 'madwar 30 fil-mija, li huwa l-ostaklu ewlieni għat-tnedija kummerċjali.
Anodi tal-Aluminju Mqabbla ma' Ċelloli tal-Ionju tal-Lithium-
L-aluminju joffri wkoll rotta mill-konġestjoni tal-provvista tal-litju. L-anodi tal-aluminju nanostrutturati jaħżnu bejn wieħed u ieħor tliet darbiet aktar ħlas għal kull gramma mill-grafita, b'kapaċitajiet tal-laboratorju qrib 800 mAh/g, u s-saff tal-ossidu li jissewwa waħdu-sopprimi t-tkabbir tad-dendrite li jqassar il-ħajja ta 'kimiċi oħra ta'-kapaċità għolja. Iċ-ċelloli prototipi laħqu madwar 5,000 ċiklu ta' ċċarġjar filwaqt li żammew 80 fil-mija tal-kapaċità inizjali tagħhom, u ċ-ċelloli tal-aluminju-arja jwasslu bejn wieħed u ieħor 1.2 V b'rotta ta' tmiem--li jirritorna essenzjalment il-metall kollu lejn il-fluss tar-riċiklaġġ. Il-bqija tal-kompiti ta 'inġinerija huma l-kompatibilità ta' l-elettroliti u l-ġestjoni tal-bidla fil-volum waqt iċ-ċikliżmu, li l-arkitettura fuq skala nanoskala hija ddisinjata speċifikament biex tassorbi.
Mistoqsijiet Frekwenti
Q: Kif in-nanostrutturi tal-aluminju jtejbu l-prestazzjoni tat-transistor?
In-nanowires ta 'l-aluminju jnaqqsu t-tifrix ta' l-elettroni u wrew qligħ fil-mobilità qrib 40 fil-mija, filwaqt li l-mudelli nanoskala jippermettu arkitetturi 3D densi b'densità ta 'ppakkjar ta' madwar 30 fil-mija ogħla.
Q: X'vantaġġ termali joffri l-aluminju nanoporuż?
In-nanoporożità tgħolli l-erja tas-superfiċje u tmexxi t-trasport tal-fonon, għalhekk il-films ixerrdu s-sħana bejn wieħed u ieħor tliet darbiet ir-rata tar-ram, u l-komposti tal-aluminju tal-graffen-tilħaq il-konduttività termali qrib 500 W/mK.
Q: Għaliex l-aluminju jintuża f'apparati plasmoniċi minflok fidda?
L-aluminju jirresona fuq tul ta' mewġ viżibbli u qrib-infra-aħmar, huwa kompatibbli mal-ipproċessar tal-wejfers, u jifforma ossidu stabbli li jipproteġi n-nanostruttura, u jsostni l-ħajja tal-apparat lil hinn minn għaxar snin.
Q: X'tillimita l-produzzjoni tal-massa tan-nanoelettronika tal-aluminju?
L-ispiża tal-litografija tar-raġġ tal-elettroni-, il-vakwu ultra-għoli meħtieġ għad-depożizzjoni tas-saff atomiku, is-sensittività tal-ossiġnu tal-aluminju espost, u t-telf tar-rendiment ta 'madwar 30 fil-mija waqt l-istampar tat-trasferiment.
Q: Liema kapaċità jilħqu l-anodi tal-batterija tal-aluminju nanostrutturati?
L-anodi tal-laboratorju jilħqu madwar 800 mAh/g, madwar tliet darbiet tal-grafita, bi prototipi li jżommu kapaċità ta '80 fil-mija wara madwar 5,000 ċiklu.
Q: In-nanostrutturi tal-aluminju huma rilevanti għat-tkessiħ taċ-ċentru tad-dejta?
Iva. Fażi-ibiddlu l-ligi tal-aluminju li jibferixxu tagħbijiet temporanji u jżommu t-temperaturi operattivi f'madwar 0.5 gradi Celsius, u jnaqqas ir-rispons tal-chiller meħtieġ waqt spikes tal-qawwa tar-rack.
