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

29 ноября 2015 Названы победители конкурса инженеров-нанотехнологов

В наноцентре «ТехноСпарк» (Троицк) в среду, 25 ноября 2015 года, были определены трое победителей первого Всероссийского нанотехнологического инженерного конкурса (ВНИК) — награды были присуждены студентам и аспирантам из Москвы, Пензы и Томска, разработавшим датчики давления на основе тонкопленочных структур, материал для создания биоразлагаемых костных имплантов и наномодифицированный прекурсор для углеродных волокон.


10 июня 2011 На модернизацию российских НПЗ будет затрачено 1 триллион рублей

Директор департамента нефтегазового комплекса Минэнерго России Виталий Караганов выступил с заявлением о том, что общий объем инвестиций в модернизацию российских НПЗ составит 1 триллион рублей. Как сообщает интернет-ресурс rccnews.ru, целью данной модернизации является переход к производству нефтепродуктов ...


8 августа 2013 «Газпром нефть» снизила чистую прибыль по МСФО

Чистая прибыль «Газпром нефти», входящей в четверку крупнейших в России нефтяных компаний, по МСФО в январе-июне 2013 года снизилась на 1,4 % по сравнению с аналогичным периодом прошлого года -...