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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。 9 a/ e+ y; \" T7 ^' n+ ]$ P
8 z2 z; Q) I) \$ v4 k1 @ 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。 2 I% o: {- I! L' O" h
6 j' w. k7 o+ R1 U 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。 ; ?+ {1 @1 R5 q
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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。; G8 w" ~5 j( M9 f( V: V
$ s- ~7 @( r- E' {) I$ u2 q 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。
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9 e- V, |% z. C3 `% P- ~, I& ] 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。 % E8 f) U4 T, q% b2 @0 S
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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 2012-1-27 13:42
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发表于 2012-1-28 22:12
