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[仿真讨论] 欧姆定律在宽度相当于1个原子的导线中也成立

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发表于 2012-1-27 13:42 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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澳大利亚新南维尔士大学(The University of New South Wales,UNSW)等组成的研究小组宣布,现已确认以前认为导线宽度在10nm以下也许不成立的欧姆定律在线宽相当于仅1个原子的导线中也可成立(英文发布资料)。相关论文已刊登在学术杂志《科学》(Science)上。目前半导体加工技术正逐步接近14nm工艺,今后还可能进一步微细化。
  w2 f/ \2 C$ w7 s+ n  o  H* f# m" p
  公布上述结果的是新南维尔士大学米歇尔·西蒙斯(Michelle Simmons)教授领导的研究小组。小组成员还包括澳大利亚墨尔本大学(Melbourne University)及美国普渡大学(Purdue University)的研究人员。 / s& H. }$ [; o6 N8 W7 D

& J/ J* S( Q& G: y0 _+ M  西蒙斯等人在硅结晶基板上线状注入磷化氢(PH3)分子,试制了长106nm、宽1.5nm、厚0.4nm的“导线”。1.5nm相当于4个磷原子的宽度,0.4nm相当于1个磷原子的宽度。检测电阻率后表明,该导线的电阻率仅为0.3mΩcm左右,与导线的直径为100nm以上时没有大的差距。另外,此时的电流密度高达5×105A/cm2,接近高纯度铜(Cu)导线的106A/cm2。
* V$ _+ ]/ T* A- V8 v5 G
$ J# a  j7 Z& p% J" B" f5 @注:这里的nm检测还是非常人所能为的,因为普通的探针尺寸仍然在um级。
, R$ E" g6 e& W$ z- M
. h/ i! y+ T! e, Z7 N  在以往的研究中,导线的直径减至100nm以下时电阻率会逐步上升,尤其是导线直径减至10nm以下时,电阻率甚至会增大至电流几乎无法流动的程度。
5 Z3 @$ Y- g- S+ l5 f( V% C" D
  根据欧姆定律,电阻R与导线长度L成正比、与截面面积S成反比。以电阻率ρ为比例系数,可将电阻表示为R=ρL/S。在导线材料相同的情况下,ρ的值无论线宽如何都始终是固定的。而如果是微细布线的话,ρ就会急剧增大,意味着欧姆定律无法成立。
9 e# B( ~$ x0 S6 V2 [" }( ?5 ]& N7 c' Q" ?# u* p2 c# m2 S
  此次西蒙斯等通过改进向硅结晶添加磷分子的注入方法等,发现即使导线最小宽度变得非常小、减至相当于1个原子,ρ的值也几乎是固定的,表明欧姆法仍可成立。论文指出,以往检测时电阻率增大是因为磷原子的添加方法等存在问题。
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发表于 2012-1-28 22:12 | 只看该作者
牛逼的结论

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发表于 2012-2-7 11:44 | 只看该作者
那么kcl,kvl也成立吧

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发表于 2012-2-9 09:45 | 只看该作者
欧姆定律是电子的基础的基础啊

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发表于 2012-3-19 18:43 | 只看该作者
返璞归真

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发表于 2012-4-14 09:21 | 只看该作者
这些人真掉

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发表于 2012-4-14 09:22 | 只看该作者
怎么量1个原子上的电流呢,怎么控制原子呢. 1 z: m9 P- O; \6 ]: T1 m+ |# l$ d
世界的发展就是这些伟人推动的,但成果都被贪官享受了!

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发表于 2012-4-18 16:02 | 只看该作者
太高科技了哦!

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发表于 2012-4-22 01:01 | 只看该作者
真神

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发表于 2012-5-17 17:34 | 只看该作者
到nm级别了隧道效应和其他的一些量子效应就起作用了吧,设计实验的时候要怎么排除这些影响呢,还有nm级别还能用宏观的电流,电阻率等概念么。这样的实验条件需要非常苛刻把,很微小的一点能量微扰,都有可能影响实验结果的啊,不知道他们的实验能不能复制,现在有一门新兴的学科叫纳电子学,就是研究电子学在微观尺度上的行为,对于欧姆定律的量子力学描述等等。

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发表于 2012-7-12 11:28 | 只看该作者
纳米尺度的互连线特征分析
# Q  _: Z  z- E; s6 S这样的例子可以关注下碳纳米管互连线
. i6 w4 l3 n$ t5 x工艺发展受到器件发展的限制: G8 V: X; `+ S
到了14nm以下 新型半导体器件会出现
1 }# r* S. ^8 M7 ]届时互连的设计难度更大
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