Po Prvi Put, Tranzistora Carbon Nadmaši Silikona

Source: http://news.wisc.edu/for-first-time-carbon-nanotube-transistors-outperform-silicon/

2 Sep 2016  ¦  Adam Maleček  ¦  Za medije (CONTACT: Michael Arnold, (608) 262-3863, [email protected])
Carbon Nanotube Substrate closeup

U UW-Madison inženjeri koriste proces rješenje za depozit usklađeni nizovi nanocijevi na 1 centimetar po 1 cm podloge. Istraživači su koristili njihove skalabilan i brz proces taloženja u kaput cijelu površinu ovog podloge sa usklađeni nanocijevi u manje od 5 minuta. proboj tima mogao utrti put za tranzistora Carbon zamijeniti silicij tranzistora, a posebno je obećavajuće za komunikacijske tehnologije bežičnog. STEPHANIE PRECOURT

MADISON – Decenijama, naučnici su pokušali da iskoriste jedinstvene osobine nanocijevi za stvaranje elektronike visokih performansi koje su brže ili troše manje energije – što dovodi do duže trajanje baterije, brže bežične komunikacije i veće brzine obrade za uređaje poput pametnih telefona i prijenosna računala.

Ali broj izazova su ometa razvoj tranzistora visokih performansi izrađen od karbonskih nanocijevi, maleni cilindara od karbonskih samo jedan atom debeo. Shodno tome, njihov učinak je zaostajao daleko poluvodiča, kao što su silicij i galij arsenid koriste u kompjuterskih čipova i osobne elektronike.

Sada, po prvi put, Wisconsin-Madison Univerzitet materijala inženjeri su stvorili Carbon tranzistora da nadmaši state-of-the-art silikona tranzistora.

Predvođeni Michael Arnold i Padma Gopalan, UW-Madison profesori nauke o materijalima i inženjerstva, Carbon tranzistora tima postigla struja koja je 1,9 puta veća od silikona tranzistora. Istraživači su prijavili svoje unaprijed u članku objavljenom u petak (sept 2) u časopisu “Science Advances”.

Vanredni profesor Michael Arnold i student Gerald Brady, glavni autor na “Science Advances” papir. Čineći Carbon tranzistora koji, po prvi put, nadmašiti state-of-the-art silikona tranzistora, istraživači su postigli veliku prekretnicu u nanotehnologiji. STEPHANIE PRECOURT / UW-Madison Koledž od Inženjering. ⇒

“Ovo dostignuće je bio san nanotehnologije u posljednjih 20 godina”, rekao je Arnold. “Pravljenje Carbon tranzistora koji su bolji od silikona tranzistora je velika prekretnica. Ovaj proboj u Carbon tranzistor učinak je kritičan napredak prema eksploatacije nanocijevi u logici, brzu komunikaciju, i drugih poluvodiča elektronike tehnologije.”

Ovaj napredak bi mogao utrti put za tranzistora Carbon zamijeniti silicij tranzistora i nastaviti isporuku poboljšanje performansi računarske industrije se oslanja na i da potrošači potražnje. Novi tranzistora su posebno obećavajući za bežične komunikacije tehnologije koje zahtijevaju puno struja koja teče kroz relativno malom prostoru.

Kao neke od najboljih električnih provodnika ikada otkriven, nanocijevi su odavno prepoznata kao materijal obećavajući za tranzistore nove generacije.

tranzistora Carbon bi trebao biti u mogućnosti da obavljaju pet puta brže ili koristiti pet puta manje energije od silikona tranzistora, prema ekstrapolacije iz jedne mjerenja nanotuba. Nanocevi ultra-male dimenzije omogućava brzo promijeniti trenutni signal putuje preko nje, što bi moglo dovesti do značajnog dobitaka u propusnost bežičnih komunikacija uređaja.

Ali, istraživači su se borili da izoluje čisto nanocijevi, koji su od ključnog značaja, jer metalik nanocevi nečistoća ponašaju kao bakrenih žica i poremetiti njihov poluprovodničkih svojstva – kao kratki u elektronskom uređaju.

U UW-Madison tim koristi polimera za selektivno izdvoji poluprovodničkim nanocevi, postizanje rješenja ultra-visoke čistoće poluprovodnički nanocijevi.

“Mi smo identifikovali specifične uvjete u kojima možete dobiti osloboditi od gotovo svih metalnih nanocevi, gdje imamo manje od 0,01 posto metalik nanocevi”, kaže Arnold.

Postavljanje i usklađivanje nanocevi je teško kontrolirati.

Da bi dobar tranzistor je nanocevima potrebno je uskladiti samo pravo reda, sa samo pravo razmak, kada okupili na napolitanki. U 2014. godini, u UW-Madison istraživači prevazišao taj izazov kada su najavili tehniku, pod nazivom “plutajući isparavanja samoorganizacije,” da im daje ovu kontrolu.

U nanocevi mora napraviti dobar električnih kontakata sa metalnim elektrodama tranzistora. Zato što je polimer u UW-Madison istraživači koriste izolirati poluprovodničkih nanocevima također djeluje kao izolacijski sloj između nanocevi i elektroda, tim “pečena” nanocevi nizova u vakuumu peć za uklanjanje izolacijskog sloja. Rezultat: odličan električnih kontakata na nanocevima.

Istraživači su također razvili tretman koji uklanja ostatke iz nanocevima nakon što su se obrađuju u rješenje.

“U našem istraživanju, pokazali smo da možemo istovremeno prevazići sve ove izazove rada sa nanocijevi, i da nam je omogućilo da se stvori ova revolucionarna Carbon tranzistora koji prevazilaze silikona i tranzistora galijum arsenid”, kaže Arnold.

“Bilo je puno hype oko nanocijevi da nije shvatio, i to je neka vrsta pogoršali izglede mnogih ljudi. Ali mislimo da je hype je zaslužio. “

  —Michael Arnold

Istraživači benchmark svoje Carbon tranzistor protiv silikona tranzistora iste veličine, geometrija i struja curenja, kako bi se napraviti usporedbu jabuke-u-jabuke.

Oni nastavljaju da rade na prilagođavanju svoj uređaj da odgovara geometrija koristi u silikona tranzistora, koji se manje sa svakom novom generacijom. Rad je u toku i da se razvije visokih performansi radio frekvencija pojačala koji mogu biti u mogućnosti da poveća na mobitel signala. Dok su istraživači su već umanjena svoj proces usklađivanja i taloženja na 1 centimetar po 1 inch oblatne, oni rade na skaliranje procesa za komercijalnu proizvodnju.

Arnold kaže da je uzbudljivo da konačno do tačke u kojoj istraživači mogu iskoristiti nanocevima da se postigne poboljšanje performansi u stvarnom tehnologije.

“Bilo je puno hype oko nanocijevi da nije shvatio, i to je neka vrsta pogoršali izglede mnogih ljudi”, kaže Arnold. “Ali mislimo da je hype je zaslužio. To se upravo desetljeća rada za nauke o materijalima da sustignu i omogućiti nam da efikasno iskoristi ovih materijala. ”

Istraživači su patentirali svoju tehnologiju kroz Fondacija za nauku Wisconsin Alumni.

Finansiranje iz Državni fondacija za nauku, Ured vojska istraživanja i ratno vazduhoplovstvo podržali njihov rad.

Dodatni autora na papiru uključuju Harold Evensen, a Wisconsin-Platteville Univerzitet profesor inženjeringa fizike, Gerald Brady, a UW-Madison nauke o materijalima i inženjerstvo student i glavni autor na studije, i apsolvent Austin Way i postdoktorskih istraživač Nathaniel Safron.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *