Вариации характеристик нанотрубок влияют на производительность транзисторов

Схематическое изображение транзистора, построенного
на базе массива углеродных одностенных нанотрубок. (кликните картинку для увеличения)

Схематическое изображение транзистора, построенного на базе массива углеродных одностенных нанотрубок. (кликните картинку для увеличения)

04.04.2012 (21:29)
Просмотров: 3189
Рейтинг: 2.00
Голосов: 1

Теги:
нанотрубка, транзистор, вибрация, графен,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Группа ученых из США провела первые масштабные исследования того, как изменения диаметра и локальной плотности однослойных углеродных нанотрубок влияют на производительность транзисторов, построенных из массивов этих нанообъектов. Полученные ими результаты показывают, что производительность во многом зависит от того, как нанотрубки с различными диаметрами распределены по массиву. По мнению ученых, исследования могут привести к улучшению характеристик транзисторов за счет развития процессов выращивания и очистки нанотрубок и их массивов.

Лучший и, вероятно, единственный способ интеграции углеродных нанотрубок в высокопроизводительные транзисторы – использование горизонтальных массивов этих нанообъектов. Хотя сегодня существуют технологии выращивания подобных массивов уже в нужной конфигурации, почти идеально совпадающей с желаемой, до сих пор не было разработано должных способов контроля диаметра и плотности нанотрубок в массиве. Более того, было неизвестно, каким образом эти характеристики могут влиять на производительность устройств. Этот пробел в знаниях восполнила научная группа из University of Illinois (США), представившая свой отчет об экспериментальном изучении того, как изменения плотности нанотрубок в массиве влияют на производительность устройств, построенных на базе таких массивов. Подробные результаты их работы были опубликованы в журнале Applied Physics.

Одностенные углеродные нанотрубки представляют собой слои углерода толщиной всего в один атом, свернутые в цилиндрическую трубку диаметром около 1 нм. Атомы в углеродном слое образуют гексагональную кристаллическую решетку, как в графене. При этом относительная ориентация решетки и оси нанотрубки определяет ее электронные свойства. Таким образом, нанотрубки могут проявлять, как полупроводниковые, так и металлические свойства.

За счет чрезвычайно высокой площади поверхности и способности хорошо переносить заряд, массивы таких одностенных углеродных нанотрубок идеально подходят для использования в качестве конструктивного элемента высокопроизводительных датчиков и транзисторов. Но подобные массивы содержат в себе смесь металлических и полупроводниковых нанотрубок с различными диаметрами и локальной плотностью (т.е. количеством нанотрубок на единицу площади перпендикулярной поверхности). Вариация этих характеристик приводит к изменениям электронных свойств всего массива, которые достаточно трудно контролировать. Ведь контроль подразумевает возможность детально изучить структуру массива и найти, где действительно наблюдается неоднородность. А это достаточно сложная задача.

Работы, проделанные группой американских ученых, на самом деле сочетают в себе теорию и практику. Ученые изучали поведение как устройств, построенных на базе одной нанотрубке, так и тех, что построены на массиве нанотрубок, имеющем различное количество этих нанообъектов в разных областях кварцевой подложки. В процессе работы исследователи применяли теоретические модели, откалиброванные по устройствам на базе одной нанотрубки, чтобы предсказывать поведение устройств на основе массивов нанотрубок. Далее они измеряли, как различные рабочие параметры (пороговое напряжение и т.п.) варьируются, в зависимости от типов и характеристик устройства. Отклонения от теоретических значений для этих параметров указывали на существенные различия в плотности нанотрубок и/или их диаметре во всем массиве. А для контроля полученных данных на отдельных участках массива применялся атомно-силовой микроскоп.

На следующем этапе работы ученые планируют использовать полученные знания, чтобы разработать новые способы очистки массивов нанотрубок, что позволит уменьшить вариации плотности и диаметра до того уровня, который обеспечит создание транзисторов, способных пройти промышленную сертификацию.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100