Найден способ превращать металлические нанотрубки в полупроводящие

Полевые транзисторы, сделанные из полупроводящих одностенных углеродных нанотрубок (semiconducting single-walled carbon nanotubes, s-SWNT), смогут функционировать гораздо лучше их кремниевых аналогов. Но при выращивании массива SWNT в нем только примерно две трети трубок получаются полупроводящими, остальные имеют металлические свойства. Так как последние имеют высокую электропроводность, их присутствие приводит к утечке тока через транзистор в выключенном состоянии и значительно ухудшает его рабочие характеристики.

В эксперименте, поставленном сотрудниками Университета штата Джорджия (г. Афины, США), они продемонстрировали как простое нанесение на поверхность металлических трубок наночастиц оксида меди делает их полупроводящими, что приводит к росту соотношения тока во включенном/выключенном состояниях в 205 раз. Информация об этом достижении опубликована в недавнем выпуске Журнала Американского химического общества.

Способы, предлагавшиеся до этого, чтобы решить проблему металлических нанотрубок, были сложными и дорогостоящими. Они предусматривали применение специализированных методик избирательного выращивания SWNT, или пост-обработку для удаления металлических компонентов. В новом решении массив SWNT выращивается обычным способом, после чего наночастицы оксида меди диаметром менее 10 нм наносятся на все нанотрубки, как металлические, так и полупроводящие. Этот, единственный дополнительный этап превращает металлические трубки в полупроводящие, создавая в них запрещенную зону, а кроме того улучшает электрические свойства (однородность и токовую эффективность) первоначальных s-SWNT, увеличивая ширину их запрещенной полосы.

Описывая эффект преобразования металлических SWNT в полупроводящие, авторы открытия также оговаривают, что это оказывается возможным потому, что нанотрубки не являются металлическими в полном значении этого слова, а, скорее, полупроводниками с нулевой шириной запрещенной зоны. Истинные металлы полностью нечувствительны к напряжению затвора, и повысить чувствительность, как это делают наночастицы, локально останавливая транспорт электронов в местах контакта с SWNT, невозможно.

Они также указывают, что данный простой метод нельзя перенести на обычный графен ввиду его планарной геометрии: остановка движения электронов в одной точке действует как клапан лишь для фактически одномерной нанотрубки.