`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Электронный луч модифицирует графен

Облучение графена низкоэнергетическими электронными пучками даже на короткое время превращает его кристаллическую решетку в нанокристаллические формы, а затем по мере возрастания дозы - в аморфный материал. Ученые Калифорнийского университета говорят, что их открытие будет иметь приложения для изготовления графеновых устройств, которые ранее нуждались в визуализации с использованием методов электронной микроскопии. Этот результат также указывает на новый способ обработки графеновых материалов.

Напомним, что «удивительный материал» графен состоит из плоского листа углерода, расположенного в форме сотовидной решетки. Графен привлек внимание ученых и инженеров благодаря своим уникальным электронным и механическим свойствам, которые делают его полезным для изготовления устройств от транзисторов до одномолекулярных детекторов. Среди наиболее интересных свойств графена - исключительно высокая подвижность электронов при комнатных температурах и чрезвычайно высокая теплопроводность.

Замечательные свойства электро- и теплопроводности графена являются следствием его строго двумерной кристаллической решетки, характеризующейся дальним порядком атомов углерода и прочностью связей между этими атомами.

Группе ученых под руководством Александра Баландина в настоящее время обнаружено, что облучение графена низкоэнергетическими электронами преобразует кристаллическую решетку графена в нанокристаллическую форму, а затем, в конечном итоге, в аморфный материал. Эта трансформация сопровождается резким изменением свойств: графен превращается из хорошего проводника электричества и тепла в изолятор.

Открытие будет иметь важное значение для изготовления графеновых устройств, которые часто формируют с использованием сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии и обработки сфокусированным ионным пучком.

В результате также открываются новые пути для обработки графена, потому что некоторые области материала могут быть преобразованы в изоляторы с помощью контролируемого облучения электронным пучком.

Нанокристаллы кремния разместятся в нужных локусах

Производство кремниевых нанокристаллов приобретает все более важное значение, поскольку они являются привлекательными для наноэлектронных, оптико-электронных и биологических приложений. Обычно кремниевые нанокристаллы изготавливаются путем электрохимического травления кристаллов кремния, в результате чего появляется так называемый пористый кремний. Однако производство нанокристаллов в четко определенных местах или создание упорядоченных структур остается проблемой.
 
В работе был использован тот факт, что кремний может быть преобразован из неупорядоченной аморфной формы в кристаллическую. Кристаллизация аморфных кремниевых пленок традиционно изучается как альтернативный метод для получения широкоформатных электронных устройств, таких как дисплеи и солнечные батареи, поскольку кремний в аморфной форме можно легко выращивать в виде тонких пленок на произвольных подложках.

Ученые применили твердотельный процесс при комнатной температуре с приложением электрического поля, где кристаллизации способствует наличие металла (никель, в данном случае). Процесс был локализован посредством приложения электрического поля с помощью атомарно острого зонда, который обычно используются в атомно-силовом микроскопе (AFM).

Проблема заключалась в управлении электрическими токами (в диапазоне 0,1-10 нА) таким образом, чтобы пленка не разрушилась пробоем диэлектрика и область воздействия была минимальной. Кроме того, присущее AFM точное позиционирование позволило изготовить микроскопическую матрицу из кристаллизованных точек. Как показано на рисунке, каждая точка встроена в наноразмерную яму.

Нанокристаллы кремния разместятся в нужных локусах

Разработанная технология может быть полезна при создании/размещении кремниевых нанокристаллов в заранее определенных местах с наномерной точностью для оптоэлектронных элементов, формирования кристаллической (проводимой) дорожки в аморфной матрице или для создания наноям в микромасштабной химии и в системах хранения данных.

Прогресс в изготовлении белых светодиодов

«Монолитные» белые светодиоды (WLED) могут оказаться лучше, чем ранее изготовляемые устройства на основе гибридных технологий. По крайней мере, такого мнения придерживается Бенджамин Дамилано (Benjamin Damilano) и коллеги из CRHEA-CNRS в Валбонне София-Антиполис, Франция, которые сконструировали WLED, используя синие и желтые светодиоды, сделанные из квантовых колодцев на базе галлия, нитрида индия/нитрида галлия. Таким образом сделан очередной шаг к получению коммерческих продуктов, которые смогут заменить традиционные лампы накаливания.

Ученые работают на WLED уже почти 10 лет. В идеале они стремятся создать высокоэффективный дешевый твердотельный белый светодиод с большим сроком службы, который мог бы конкурировать с прожорливыми лампами накаливания и газоразрядными светильниками, используемыми сегодня. Хотя WLED с высоким световым выходом, достигающим 200 лм/Вт, уже сделаны, они остаются все еще очень дорогими по сравнению с обычными электролампочками.

Недавно многие исследовательские группы продемонстрировали, что WLED могут быть сделаны посредством сборки в стек излучающих синий и желтый свет квантовых колодцев (GaIn)N/GaN внутри p-n перехода в GaN. Монолитность в данном контексте означает, что светодиод изготавливается в едином процессе эпитаксиального роста вместо более распространенного двухстадийного процесса, используемого при изготовлении обычных WLED на основе люминофора. Это позволяет не только снизить стоимость, но и повысить надежность.

Команда из CRHEA-CNRS для получения синего и желтого излучения изготовила свои устройства с помощью комбинации квантовых колодцев разной толщины в электрически активной зоне. Смешение синего и желтого света дает в результате белый свет. Квантовые колодцы располагались в середине p-n перехода в устройстве, и белый свет излучался, когда ток инжектировался в устройство.

Однако в такой конструкции есть некоторая трудность: излучаемый свет весьма чувствителен к инжектируемому току, и эффективность устройства ограничивается квантовыми колодцами, излучающими желтый свет.

Команда уже показала, что она может решить эту проблему, используя структуру, в которой квантовые колодцы расположены вне p-n перехода. Это значит, что колодцы не нуждаются больше в электрической инжекции, а могут быть накачаны оптически фотонами синего света.

Ученые вырастили структуры с помощью молекулярной лучевой эпитаксии на сапфировом субстрате. Они отбирали люминесцентное излучение через оптоволокно, подсоединенное к спектрометру. Ток инжекции приводил к рекомбинации носителей заряда (электронов и дырок) в электрически активной зоне, что приводило к излучению фотонов синего света. Как и ранее изготовленном устройстве, смешение синего и желтого света давало белый.

Найдена эффективная методика получения графена в заметных количествах

Графен впервые был отделен почти четыре года назад группой Андре Гейма (Andre Geim) из Манчестерского университета посредством отслаивания одного слоя материала от графитового кристалла с помощью клейкой ленты. Хотя при этом и получался чистый графен, такой метод не мог быть использован в индустриальных масштабах, поскольку даже для получения миллиграммов вещества требовалось крайне много времени и усилий.

Джон Страйд (John Stride) из Университета Нового Южного Уэльса с коллегами из Организации ядерной физики и технологии Австралии представили новую технику получения графена из полностью не-графитовых предшественников – этанола и натрия. После их реакции получается белый порошок, который после нагревания темнеет. Полученный материал содержит сплавленные листы углерода, которые затем могут быть разбиты на отдельные с помощью ультразвука. Выход графена в результате исчислялся граммами.

Найдена эффективная методика получения графена в заметных количествах

Этот метод позволяет сделать шаг вперед в области применения графена в реальных приложениях.
 
Хотя существуют и другие химические методы получения графена, например с помощью фрагментирования окисленного графита на листы оксида графена, который затем восстанавливается до графена с помощью гидразина, они всегда производят дефектный графен. Это происходит вследствие химического процесса разрушения регулярной гексагональной решетки углерода в полученном материале.

 

«Нанокарандаши» становятся надежнее

Нанокарандаши, сделанные из защищенных внешней оболочкой углеродных нанотрубок, могут быть использованы как устройства хранения данных со сверхвысокой плотностью, говорят исследователи из Intel и из Калифорнийского технологического института. В отличие от предыдущих незащищенных или защищенных полимером нанотрубок, полученные образцы устойчивы к износу и могут записывать биты «длиной» 6,8 нм на сегнетоэлектрических пленках. Это обеспечивает плотность записи выше 1 Тб/кв. дюйм.

Основанные на зондах системы хранения данных типа «найти-и-сканировать» являются идеальными для создания энергонезависимой памяти со сверхвысокой плотностью записи. В них сканирующий зонд или массив зондов записывает и считывает данные со среды. Размер бита главным образом зависит от размера наконечника зонда, и ученые недавно показали, что наномасштабная головка может локально обращать поляризацию сегнетоэлектрической тонкой пленки и создавать домены размером несколько нанометров. Однако загвоздка в том, что в практических устройствах контакт зонда со средой происходит при очень больших скоростях (более чем 100 мкм/с), что приводит к быстрому износу зонда. В этом контексте углеродные нанотрубки являются идеальными в качестве зонда, но они склонны к искривлениям, что ограничивает их использование.

Юган Чжан (Yuegang Zhang) с коллегами изготовили зонды из углеродных нанотрубок, покрытых оксидом кремния, который устойчив к износу. По оценкам ученых критическая сила при продольном изгибе трубок оказалась на три порядка больше, чем прикладываемая при типичных операциях чтения-записи. Она также в 14 раз выше, чем у предыдущих зондов, сделанных из многостенных углеродных трубок, покрытых париленом.

Команда Чжана также подсчитала, что скорость износа нанокарандаша на пьезоэлектрической пленке составляет 4,36 × 10 -3 нм/с при скорости сканирования 50 мкм/с. Это значит, что нанокарандаш может просканировать дистанцию более чем 11 км без уменьшения плотности записи.

Чтобы использовать нанокарандаш для операций чтения-записи, Чжан с сотрудниками прикладывали электрические импульсы к наконечнику зонда, который находился в контакте с поверхностью сегнетоэлектрической пленки. Электрическое поле локально опрокидывало направление поляризации в небольших областях пленки, записывая таким образом бит. В процессе чтения к наконечнику зонда прикладывался сигнал переменного тока, который вызывал механические расширения и сжатия пленки, лежащей в основании, посредством обратного пьезоэлектрического эффекта. Фаза обратного пьезоэлектрического ответа зависит от направления поляризации локальной области.

Встроенные светодиоды упрощают ближнепольный оптический сканирующий микроскоп

Информация о первом ближнепольном оптическом сканирующем микроскопе была предоставлена исследователями из Университета Шеффилда, Великобритания. Согласно ей, устройство легко в использовании и может инкорпорироваться в большинство коммерческих атомно-силовых микроскопов для получения оптических изображений в ближнем поле при больших разрешениях. Команде удалось объединить светодиод на основе GaN и кантилевер в микрооптическую систему, что превращает ближнепольный оптический сканирующий микроскоп в обычный лабораторный инструмент.

По словам руководителя исследований Джеймса Кингсли (James Kingsley), основные приложения для 1-миллиметрового зонда включают биоиндустрию и исследование материалов. Устройство может также быть востребовано литографическими приложениями, где оно может быть использовано для прототипирования наноустройств и создания наноструктурированных поверхностей.

Сегодня ближнепольная оптическая сканирующая микроскопия считается скорее трудной в использовании техникой, требующей тщательного фокусирования и расположения оптики освещения. Предыдущие попытки создания зондов со встроенным источником света включали установку его непосредственно на кантилевер. По словам Кингсли, такой дизайн страдал серьезными недостатками: «Такой подход приводит к компромиссу между длиной волны генерируемого света, достижимым разрешением и практическим производством устройства. Наш подход решает все эти проблемы, поскольку светодиод устанавливается на удалении от кантилевера порядка нескольких сотен микрон, а свет поступает через микрооптическую систему».

В описываемом дизайне светодиод высокой яркости диаметром 50 мкм монтировался на одной стороне стеклянного субстрата. На другой стороне устанавливались микролинзы диаметром около 100 мкм. Кантилевер микроскопа позиционировался таким образом, что его апертура располагалась в фокусе микролинз. Свет из светодиода собирался микролинзами и фокусировался на апертуру тонкого конца зонда.

Созданы светодиоды со встроенным в кристалл люминофором

Американская компания Cree Inc. изобрела метод, который позволяет уменьшить размеры белых светодиодов посредством встраивания люминофора прямо в кристалл карбида кремния (SiC). Это выполняется посредством гравировки канавок прямо на субстрате с помощью лазерной абляции или пропиливания.

Эти канавки затем могут быть заполнены полупроводниковыми нанокристаллами или люминофором, с потенциальным образованием между собой выпуклых мостов с помощью процесса загонки примесей (первая стадия двухстадийного процесса диффузии).

Таким образом заполненные канавки могут затем преобразовывать синий свет, испускаемый светодиодами из нитрида галлия, сформированными на подложке из карбида кремния, в белый свет.

Предложенный метод лучше существующего, при котором светодиоды помещаются в чашеобразный держатель и инкапсулируются в преобразующий свет материал.

Светодиоды с широким спектром излучения, полученные этим методом, в пакете или в виде кристалла могут быть использованы прямо из коробки.

Cree также объявила о рекордной эффективности белых светодиодов – 161 лм/Вт с кристалла размером 1 мм х 1 мм.

Рабочая группа Powerline преодолела мертвую точку

Благодаря растущему интересу к стандарту, охватывающему все проводные домашние сети, IEEE сделал значительный шаг вперед, определив спецификацию для конкурирующих технологий Powerline. Рабочая группа IEEE P1901 после двухлетнего затишья одобрила недавно на встрече в Киото набор базовых технологий сетей Powerline.

Группа одобрила предложение, которое определяет опции для набора из трех физических уровней и уровня доступа к среде (MAC). Трио включает стандарт для проводных домашних сетей G.hn, для которого физический уровень PHY недавно был одобрен ITU.

Группа P1901 застряла на более ранней версии предложения, содержащего опции для уровней PHY и MAC, – одна базировалось на технологии HomePlug AV от альянса HomePlug Powerline, а другая – на HD-PLC от Panasonic.

Сдвиг произошел через неделю после того как ITU закончил работу над PHY для G.hn, высокоскоростного стандарта для домашних сетей, на базе коаксиального, телефонного и электрического кабелей. В мае этот подход получил поддержку со стороны широкого круга компаний, которые сформировали HomeGrid Forum.

Предложение P1901 все еще должно пройти вотум верификации на следующем заседании группы через три месяца. Если все пойдет хорошо первоначальный проект может быть завершен в ноябре 2009 года.

Нанорезонаторы «тормозят» свет

Ученые из Базовой исследовательской лаборатории компании NTT (Япония) построили первую крупномасштабную систему связанных резонаторов, которые могут замедлить свет до 1/100 его скорости в вакууме. Размер резонаторов в системе на два порядка меньше, чем в предыдущей, а их добротность – на порядок выше. Система может найти применение в полностью оптических схемах.

Как известно, распространение света в дисперсной среде характеризуется двумя скоростями: фазовой и групповой. Фазовая скорость описывает распространение единичной (монохромной) волны. Однако импульс света представляет собой, строго говоря, бесконечный набор гармоник, которые распространяются с разными скоростями, вследствие чего пакет распространяется со скоростью, отличной от фазовой, которая и называется групповой. Низкая групповая скорость желательна для многих приложений, поскольку в этом случае улучшается взаимодействие между светом и устройством.

«Медленный» свет может быть использован в фотонной памяти или логических схемах, которые трудно изготовить на базе сегодняшней технологии. Среди разных сред, доступных для замедления света, структуры связанных резонаторов являются одними из наиболее обещающих. В отличие от многих других материалов их световодные моды теоретически показывают низкую групповую скорость совместно с низкой дисперсией (размыванием пакета).

Свет замедляется тем больше, чем меньше размер резонаторов и выше их добротность. Однако вплоть до недавнего времени производительность реальных связанных резонаторов была ограниченной в связи с существованием фундаментальных трудностей сборки большого массива очень маленьких резонаторов с большой добротностью.

Для получения резонаторов с высокой добротностью Масайя Нотоми (Masaya Notomi) с коллегами использовал фотонные кристаллы (периодически модулированные диэлектрические структуры, изготовленные с помощью нанотехнологий). Фотонные кристаллы использовались вследствие их способности сильно ограничивать свет.

С помощью литографии с высоким разрешением группе удалось связать 200 сверхмалых резонаторов с очень большой добротностью и получить в результате замедление групповой скорости до с/100.

На горизонте – пластиковая память

Бельгийские исследователи создали высокоплотный массив наноструктур из сегнетоэлектрика, используя простую технику нанотеснения. Массив имеет плотность более 33 Гб/дюйм, что позволяет его рассматривать как претендента на пластиковую память для использования в устройствах на базе полностью органической электроники.

Сегнетоэлектрические материалы имеют постоянный электрический дипольный момент, который может менять направление в зависимости от прикладываемого электрического поля. Это позволяет использовать тонкие пленки сегнетоэлектриков для хранения данных.

Некоторые пластмассы являются сегнетоэлектриками. Такие материалы привлекают внимание тем, что они легко обрабатываются. Однако их микроструктура не упорядочена, а это означает, что для изменения ориентации дипольного момента требуются большие электрические поля. В типичном случае для пленки толщиной 100 нм необходимо несколько десятков вольт, и что еще хуже, неоднородность в таких малых масштабах делает невозможным создание высокоплотных устройств хранения.

Алайн Джонас (Alain Jonas) и Чжицзюнь Ху (Zhijun Hu) с коллегами из Католического университета г. Лувайн смогли создать наноструктурированную пленку из сегнетоэлектрического полимера и уменьшить напряжение, необходимое для переориентации дипольных моментов, до нескольких вольт.

Производственный процесс изготовления наноструктур весьма прост. Исследователи сформировали полимерную пленку выдавливанием с помощью шаблона – техники, известной также как наноштамповка (nanoimprint lithography). До настоящего времени эта техника использовалась для формирования аморфного пластика.

Исследователи говорят, что такие массивы могут быть использованы в качестве носителя для маломощных энергонезависимых устройств хранения данных, пригодных для встраивания в мобильные электронные устройства, а также для создания гибких и прозрачных полностью органических электронных устройств.

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT