0 |
Десятилетиями ученые безуспешно пытались найти применение уникальным свойствам углеродных нанотрубок (CNT) в высокопроизводительной и экономичной электронике. Экспериментальные транзисторы, сконструированные из мельчайших наноструктур углерода, до сих пор не могли конкурировать по эксплуатационным характеристикам с традиционными кремниевыми или арсенид-галлиевыми устройствами, хотя по теоретическим оценкам должны превосходить их в пять раз по производительности или по экономии энергии.
О первом прогрессе сообщили в журнале Science Advances Майкл Арнольд (Michael Arnold) и Падма Гопалан (Padma Gopalan), профессора материаловедения Висконсинского университета (UW-Madison). CNT-транзисторы, спроектированные и изготовленные под их руководством, продемонстрировали рабочий ток в 1,9 раз выше, чем у кремниевых транзисторов аналогичных размеров, геометрии и с тем же током утечки.
«Этот прорыв в производительности транзисторов на углеродных нанотрубках является критическим достижением на пути применения CNT в логике, высокоскоростных коммуникациях и других технологиях полупроводниковой электроники», — заявил Арнольд.
Команда UW-Madison использовала полимеры для того, чтобы решить главную проблему — удалить из массива CNT металлические нанотрубки, оставив только обладающие полупроводниковыми свойствами. Идентифицировав нужные условия они смогли избавиться практически от всех металлических нанотрубок, их итоговая концентрация составила менее 0,01%.
Для того, чтобы добиться нужной ориентации нанотрубок в транзисторе ученые применили разработанную ими же два года назад технику «плавающей испарительной самосборки» (floating evaporative self-assembly).
Обеспечить хороший контакт нанотрубок с металлическими электродами транзистора удалось «обжарив» массив CNT в микроволновой печи. Эта процедура удалила изолирующий слой полимера, использовавшегося для устранения металлических нанотрубок.
Кроме того, сотрудники UW-Madison разработали и применили процедуру, удаляющую из нанотрубок следы растворителя, в котором они выращивались.
«В этом исследовании мы показали, что можем одновременно преодолеть все эти затруднения, получив CNT-транзисторы, способные превзойти кремниевые и арсенид-галлиевые», — отметил Арнольд.
Авторы получили патент на свои изобретения, через университетскую организацию Wisconsin Alumni Research Foundation. Они продолжают работу над адаптацией своего устройства к геометрии кремниевых схем и над масштабированием процессов выравнивания и нанесения нанотрубок к условиям коммерческого производства. В процессе разработки находятся также высокопроизводительные радиочастотные усилители для сотовых телефонов.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
0 |