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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。
$ F. U7 W0 [% ?- u) h) W, F0 E9 s& ?; k# n! J0 Y5 X
  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。
; m: h  c2 O& V" S" ~9 s
. T% U- x, |4 s* B8 [, w: C, C# O  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。 , l, f' A! E' S+ m( d

4 R% h  C# S/ M5 z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。
; S5 l2 P9 ?" W3 ]& @
' c5 k! k! r, g/ m1 S  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。
. e( N$ [, j9 K; [0 I
, a- z5 C& v6 D* v4 V! ^0 e  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。
3 Q. `, X4 i9 B! g* b1 F, _$ M6 F" y
, v' {! b: Y+ A+ |  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. * M4 \+ u( l" o4 d. W$ T
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
7 w; a3 m' ]) V# h& M0 f7 {- V这样的例子可以关注下碳纳米管互连线5 }, H7 T7 g, x6 z! L7 F+ N+ D
工艺发展受到器件发展的限制
* V! k$ o$ k/ L5 S) }$ G* [到了14nm以下 新型半导体器件会出现
2 O+ c. u% c7 G3 V; {% p1 _5 K届时互连的设计难度更大
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