Новости науки

Упорядоченные углеродные нанотрубки для полевых транзисторов

14 января 2014

Сочетание уникальных электрических и механических свойств одностенных углеродных нанотрубок позволяет рассматривать материалы на их основе в качестве весьма перспективных для самого широкого круга применений: гибкая электроника, биосенсорика и хемосенсорика, альтернативная энергетика. Несмотря на это учёные со всего мира бьются над решением одной из важнейших задач, которая стоит на пути широкого применения УНТ – разработать подход, позволяющий дёшево и эффективно разделять нанотрубки различных размеров и с различным электрическим поведением (проводники и полупроводники), а также ориентировать их. Воспроизводимость результатов – основное условие серийного производства.

На сегодняшний день было предложено несколько методов ориентации ОУНТ: диэлектрофорез, газоточный метод, метод испарения капли и некоторые другие. Однако вследствие того, что в смеси, получаемой при высокотемпературном синтезе УНТ, присутствуют как нанотрубки с металлической проводимостью, так и полупроводниковые, транзисторы на основе данных материалов имели плохие характеристики. В работе, выполненной учёными из Стенфордского университета и исследовательского подразделения компании Samsung, было показано, что разделение металлических и полупроводниковых ОУНТ возможно.

Поверхность диоксида кремния толщиной 300 нм, нанесённая на чистую кремневую подложку, была модифицирована с помощью функциональных групп (амин и фенил, рис.1). При этом возможно взаимодействие между нанотрубками и функциональными группами, что и приводит к их ориентации вдоль выделенного направления. Далее на основе данной структуры собирался полевой транзистор (ориентирование нанотрубок осуществлялось с помощью метода гидродинамического потока), и исследовались его характеристики (рис.2), на основании которых можно судить об ориентации и проводимости нанотрубок. Результаты микро-Рамановской спектроскопии представлены на рисунке 3.

Из представленных данных следует, что аминогруппы преимущественно взаимодействуют с полупроводниковыми ОУНТ, тогда как фенильные заместители – с металлическими. К примеру, соотношение on/off в транзисторе с нанотрубками без какой-либо дополнительной обработки и оплавления в процессе экспериментов достигает значения в 900000, что является достаточно хорошим показателем для полупроводниковой техники, тогда как с фенильным заместителем - ~2-3. Также о подобном влиянии функциональных групп на разделение ОУНТ свидетельствуют и данные микро-Рамановской спектроскопии.

Учёные уверены, что данный способ разделения ОУНТ является наиболее перспективным среди прочих, так как плотность, упорядочение, электронная природа и хиральность нанотрубок можно регулировать с помощью введения различных функциональных групп. А полученные результаты экспериментов с полевым транзистором на основе разделённых нанотрубок (среднее значение параметра on/off более 100000, простота исполнения и отсутствие дополнительной обработки) могут заложить основу создания полевых транзисторов из подобного материала.

Новости науки

Другие новости

2 августа 2012 УЧЕНЫЕ ОБНАРУЖИЛИ ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ВОДОРОДА

Бактерии Rhodobacter Sphaeroides могут быть использованы как источник молекулярного водорода - экологически чистого топлива. Сотрудники Института фундаментальных проблем биологии изучили разные штаммы...


21 апреля 2014 Аутсорсинг в сфере образования: повышая эффективность обучения

Каждое учебное заведение представляет собой сложный организм, состоящий из десятков разрозненных элементов. Аутсорсинг персонала в данной отрасли позволит не только повысить эффективность обучения, но и сократить сроки на подготовку специалистов, снизить накладные расходы. Подбор персонала в сфере образования мало известен в нашей стране, но уже сегодня стремительно прогрессирует во всех регионах.


26 июня 2017 «Уралхим» направит на развитие своих площадок в Пермском крае 3,5 млрд рублей

В 2013 году компания «Уралхим» планирует направить 3,5 млрд рублей на модернизацию производственных мощностей своих площадок в Пермском крае – филиала «Азот» в г. Березники и ОАО «Минеральные удобрения» («ПМУ»)...