Созданы транзисторы с применением углеродных трубок

Углеродные нанотрубки

В течение многих лет ученые пытаются использовать уникальные свойства углеродных нанотрубок, крошечных цилиндров, углеродные стенки которых имеют одноатомную толщину, для изготовления миниатюрной и высокоэффективной электроники. Однако, несмотря на все попытки, транзисторы, изготовленные из нанотрубок, раньше проигрывали по всем параметрам традиционным транзисторам, изготовленным из кремния, арсенида галлия и других полупроводниковых материалов.

И лишь недавно ученым из университета Висконсина-Мадисона (University of Wisconsin-Madison) впервые в истории удалось создать “нанотрубочные” транзисторы, которые по некоторым параметрам превосходят их кремниевые аналоги.Картинки по запросу транзистор нанотрубки

Транзисторы на основе углеродных нанотрубок были созданы группой, возглавляемой профессорами Майклом Арнольдом (Michael Arnold) и Падмой Гопалан (Padma Gopalan). Во время испытаний транзисторы смогли проводить через себя электрический ток, силой в 1.9 раза превосходящей силу тока, который способны проводить кремниевые транзисторы с аналогичной длиной канала, размерами и другими параметрами.

Картинки по запросу транзистор нанотрубкиСогласно теоретическим расчетам, транзисторы из углеродных нанотрубок должны иметь набор характеристик, который минимум в пять раз превышает по всем показателям характеристики кремниевых транзисторов. Однако, для того, чтобы иметь возможность изготовления близких к идеальным транзисторов, требуются нанотрубки высокой степени чистоты, в которых отсутствуют нанотрубки, обладающие металлическими свойствами в силу дефектов их структуры. Ученым удалось решить эту проблему при помощи определенных полимерных материалов, которые выступили в роли фильтра, связавшего только металлические нанотрубки и оставив в фильтруемом растворе только нанотрубки, обладающие полупроводниковыми свойствами.

“Нам удалось подобрать особые условия, которые позволили нам избавиться от почти всех металлических нанотрубок. В результате мы получили раствор с концентрацией металлических нанотрубок меньше 0.01 процента” – рассказывает Майкл Арнольд.

Подложка с транзисторами

Кроме очистки раствора от ненужных нанотрубок, ученым удалось решить проблему точного размещения и выравнивания нанотрубок на основании. Это было сделано при помощи технологии самосборки и самовыравнивания (floating evaporative self-assembly), разработанной в университете Висконсина-Мадисона еще в 2014 году.

И последней решенной сложной проблемой стало обеспечение надежного электрического контакта углеродных нанотрубок с металлическими электродами будущих транзисторов. Это было сделано снова при помощи полимера, речь о котором шла немного выше. Этот полимер действовал как изолятор между нанотрубкой и металлическим электродом. После высокотемпературной обработки в микроволновой печи этот полимер распался, изолирующий слой исчез и между нанотрубкой и электродом образовался отличный электрический контакт.

Картинки по запросу транзистор нанотрубки

В нынешнее время исследователи работали с кремниевыми подложками, размером 1 на 1 дюйм, а в ближайшее время они начнут адаптировать разработанные ими технологии и методы для работы с 300-мм промышленными подложками, что в будущем позволит наладить широкомасштабное производство первых нанотрубочных транзисторов, предназначенных для эффективных высокочастотных усилителей, которые можно будет использовать в мобильных телефонах. Параллельно с этим ученые будут продолжать работу над совершенствованием всех технологий, что позволит приблизить характеристики реальных транзисторов к идеальным характеристикам.

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *