碳納米管仿生連線器的製備與性能研究

《碳納米管仿生連線器的製備與性能研究》是依託蘭州大學，由張振興擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：碳納米管仿生連線器的製備與性能研究
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：張振興
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

開發基於新材料和新連線機制的納米連線器是當前半導體產業高性能、微型化發展的迫切需求。申請人前期研究發現，仿壁虎腳結構的鍺基納米線核殼結構陣列能利用陣列相互穿透接觸形成的范德瓦爾斯力實現元件之間的物理連線、殼層金屬實現電氣連線，通過對材料及其結構的進一步最佳化有望滿足上述需求。本項目擬採用等離子增強化學氣相沉積技術在導電性勢壘層上生長仿壁虎腳的金屬性的多壁性碳納米管陣列，研究製備工藝對碳納米管性質的影響，以及後續表面處理對碳納米管性質及連線器力學、電學性質和可靠性的影響，尋找合適的工作參數,並探討連線器的作用機制，最終獲得具有選擇性、高黏附力、易插拔、可重複使用、機械強度高以及電學和熱學性能優越等特點的納米連線器。本項目不僅對納米連線器的製備與工作機理有一定的基礎研究意義，而且對開發實用的高檔連線器、3D集成互連也有重要的參考意義。

結題摘要

開發基於新材料和新連線機制的納米連線器是當前半導體產業高性能、微型化發展的迫切需求。本項目採用化學氣相沉積技術在導電性矽化鈷勢壘層上生長多壁性碳納米管陣列，研究了催化劑密度、勢壘層厚度和生長溫度對碳納米管形貌的影響和陣列表面刻蝕處理方法，及碳納米管/三維泡沫碳的製備工藝，獲得了最佳化的濺射製備Fe催化劑和勢壘層的生長時間分別為30秒和5分鐘。採用電漿增強化學氣相沉積技術在絕緣性勢壘層上製備了垂直排列的碳納米管陣列，研究了催化劑、生長時間和功率對陣列的影響，研究了塗覆材料的厚度對碳納米管陣列連線器的力學性能的影響，發現存Parylene厚度為50nm時黏附力最大（～100 N/cm2），相應循環測試壽命為49次。通過轉移輔助技術，製備了柔性基底上的碳納米纖維連線器，其最大切向黏附力為78 N/cm2，法向黏附力較小，表現出一定的選擇性黏附；在3.6 N/cm2預壓力下，循環壽命為37次。本項目的實施不僅對性質可控的碳納米管的製備有一定的基礎研究意義，而且對開發實用性的高檔納型連線器、未來3D集成互連也有重要的參考價值，將推廣其在能源存儲、光催化、微機械製造、醫療救治、電子封裝、航天軍事等領域的套用。