Hiilinanoputket pääsevät vauhtiin

28.11.2019

US-Army-boosting-5G-teknologiaa-300-t.jpgYhdysvaltalaisessa projektissa kehitettiin hiilinanoputkitekniikkaa, joka saavutti ensimmäistä kertaa radiotaajuussovelluksissa yli 100 GHz:n nopeudet ja voi tehostaa sotilaallista viestintää ja anturitekniikkaa.

Yhdysvaltain armeijan rahoittama projekti voi tehostaa 5G- ja millimetriaaltojen tekniikoita.

Kyseisessä tutkimusprojektissa Carbonics -yhtiö teki yhteistyössä Etelä-Kalifornian yliopiston kanssa kehittäen hiilinanoputkitekniikan, joka saavutti ensimmäistä kertaa nopeudet yli 100 GHz radiotaajuussovelluksissa.

Virstanpylväs varjostaa perinteisen RF-CMOS-tekniikan suorituskyvyn ja tehokkuuden ja tutkijat uumoilevat, että tekniikka voisi lopulta ylittää vakiintuneen huipputason RF-tekniikan, Gallium-arsenidin.

Seuraava askel kumppaneilla on tämän tekniikan skaalaaminen osoittaen, että se voi toimia suuren mittakaavan valmistuksessa.

Viime kädessä tämä tekniikka voisi auttaa armeijaa vastaamaan tarpeisiinsa viestinnässä, tutkassa, elektronisessa sodankäynnissä ja muissa tunnistussovelluksissa," toteaa projektin vetäjä Army Research Officen Joe Qiu.

Lähes kahden vuosikymmenen ajan tutkijat ovat teorioineet, että hiilinanoputket sopisivat hyvin korkeataajuisiksi transistoritekniikoiksi ainutlaatuisten yksiulotteisen elektronin kuljetusominaisuuksiensa vuoksi.

Haasteena on ollut koota korkealaatuiset puolijohtavat nanoputket tiheästi kohdistettuihin ryhmiin ja luoda toimiva piirirakenne nanomateriaalista.

Projektissa Garbonics-yhtiön käyttää ZEBRA-kerrostustekniikkaa, joka mahdollistaa hiilinanoputkien tiheän kohdistamisen ja kerrostamisen useille sirualustoille, mukaan lukien pii, pii eristeellä, kvartsi ja joustavat materiaalit. Tämän ansiosta tekniikka voidaan integroida suoraan perinteisiin CMOS- logiikkapiireihin, poistamalla tyypillinen heterogeenisen integraation ongelma.

Aalto-yliopiston ja japanilaisen Nagoyan yliopiston tutkijat ovat puolestaan kehittäneet uuden tavan valmistaa transistoreja ultrapuhtaista hiilinanoputkista. Uusi menetelmä helpottaa nanoputkien materiaaliominaisuuksien testaamista ja käyttöä kaupallisissa tuotteissa.

Professori Esko Kauppisen tutkimusryhmän kehittämän aerosolipohjaisen valmistusmenetelmän avulla tutkijat voivat hallita nanoputkirakennetta suoraan ja tarkasti.

US-Army-AALTO-clean-SWCNT-300-t.jpgHeidän uusin menetelmä mahdollistaa satojen yksittäisten hiilinanoputkirakenteiden valmistamisen kymmenen kertaa tehokkaammin kuin aiemmin. Näin valmistettujen rakenteiden pinnalla ei myöskään ole niiden suorituskykyä heikentäviä prosessin kemikaalijäämiä.

Kuvassa yksi sirun lukuisista transistorirakenteista. Valkoinen viiva elektrodien välissä on testattavana oleva yksittäinen hiilinanoputki.

”Puhtaiden rakenteiden avulla voimme mitata materiaalien luontaisia ominaisuuksia. Niiden suuren määrän vuoksi saamme kattavamman käsityksen nanomateriaaleista muutaman datapisteen sijasta”, kertoo tutkijatohtori Nan Wei.

Tutkimus osoittaa, että aerosolipohjaisten nanoputkien ominaisuudet ovat erinomaiset elektronisen laadun suhteen. Niiden sähkönjohtavuus on lähes niin hyvä kuin yksiseinäisten hiilinanoputkien kohdalla on teoreettisesti mahdollista.

Aiheesta aiemmin:

Hiilinanoputket koostuvat transistoreiksi

Digitaalipiirejä hiilinanoputkilla

Hiilinanoputkia ja grafeenia

06.08.2020Elektroniikkaa ja bakteereja
05.08.2020Ensimmäinen neurotransistori
04.08.2020Ferrosähköistä ja topologista muistia
03.08.2020Absorboivaa EMI-suojausta
31.07.2020Eristeidenkin on ohennuttava
24.07.2020Ennätysmäisiä metalinssejä
19.07.2020Grafeeni ja 2D-materiaalit voisivat ohittaa Mooren lain
06.07.2020Elektronit ja fotonit samalla sirulla
26.06.2020Tieteen purskeita kaukaa ja läheltä
26.06.2020Magnon-kytkin teollisesti hyödyllisillä ominaisuuksilla

Siirry arkistoon »