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

17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaimille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua

Siirry arkistoon »