Углеродные нанотрубки позволяют повысить скорость работы транзисторов
 Схематическое изображение использованного в работе тонкопленочного транзистора на подложке из кремния. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Углеродные нанотрубки до сих пор активно исследовались в роли основного элемента углеродной электроники. Но в своей последней работе ученые из Ecole Polytechnique de Montreal, Richard Martel 's Group в Université de Montreal, а также Institute of Materials for Electronics and Magnetism (Канада) заинтересовались явлениями, которые можно было бы наблюдать, используя в электронных устройствах электроды из одностенных углеродных нанотрубок. В рамках своих экспериментов они создали электроды для тонкопленочных транзисторов на поверхности кремния, покрытого слоем диэлектрика SiO2 толщиной около 100 – 200 нм. Далее при помощи сверхзвукового молекулярного осаждения, позволяющего формировать покрытия в широком диапазоне температур, они добавили в структуру органический полупроводник фталоцианин титанила. Это не лучший органический полупроводник, который можно использовать для производства полевых транзисторов, но при определенной обработке он позволяет получить довольно высокую мобильность зарядов.
В рамках своей работы исследователи смогли изучить воздействие морфологии и структуры различных органических полупроводников на подвижность зарядов при помощи манипулирования температурой подложки в диапазоне от комнатной (приводящей при осаждении к аморфной фазе фталоцианина титанила) до 230 градусов Цельсия (позволяющей получить преимущественно триклинную кристаллическую фазу этого органического полупроводника). Исследователи обнаружили, что использование углеродных нанотрубок позволяет повысить подвижность носителей заряда в транзисторах на один и более порядков по сравнению с устройствами на золотых электродах. Более того, по их данным, применение массивов однослойных углеродных нанотрубок в качестве электродов позволяет повысить эффективность инжекции во всех видах органических материалов независимо от параметров и структуры (причем, речь идет как о положительных, так и об отрицательных носителях заряда). Подобное поведение связано с тем, что углеродные нанотрубки являются одномерными объектами, и напряженность электрического поля на конце такой трубки может быть очень высока. Эта особенность и обеспечивает эффективную инжекцию зарядов в органические материалы.
Важным преимуществом углеродных нанотрубок по сравнению с другими электродными системами является их невысокая стоимость производства. В ближайшее время они могут оказаться значительно дешевле, чем электроды из благородных металлов, например, золота или платины. Также углеродные нанотрубки совместимы с различными универсальными методиками обработки и могут быть соединены с другими органическими материалами.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nanotechnology.
В ближайшем будущем ученые планируют изучить транзисторы с иной геометрией, а также продемонстрировать влияние электродов из углеродных нанотрубок на материалы, известные своей высокой подвижностью зарядов (выращивая монокристаллы непосредственно на устройстве).
Также по теме:
- Покрытие из нанотрубок улучшает состояние стенок сосудов
- Плазма позволяет управлять структурой поверхности нитрида бора
- Гибкие FinFET могут работать при высоких температурах
- Ученые создали первые одномерные ионные кристаллы
- Наноструктуры позволяют усовершенствовать легкую керамику
Источники: