Hiilinanoputkista parempia transistoreita kuin piistä

Vuosikymmenien ajan tutkijat ovat yrittäneet hyödyntää hiilinanoputkien ainutlaatuisia ominaisuuksia luodakseen yhä tehokkaampaa elektroniikkaa.

Haasteita on riittänyt ja vasta viime aikoina on onnistuttu tuottamaan alalla kaivattuja puhtaita puolijohtavia hiilinanoputkia.

Passiivissa tuotteissa hiilinanoputket ovat jo tutumpia ja äskettäin Fujitsu lisensoi hiilinanoputkisiin muisteihin erikoistuneen Nanteron tekniikkaa vastatakseen yhä nopeampien haihtumattomien muistien kysyntään.

Nyt University of Wisconsin-Madisonin materiaali-insinöörit ovat luoneet ensimmäiset hiilinanoputkiset transistorit, jotka ovat parempia kuin state-of-the-art piitransistorit. Tutkijoiden hiilinanoputkitransistorit saavuttavat virran, joka on 1,9 kertaa suurempi kuin piitransistoreilla.

"Tämä saavutus on ollut nanoteknologian unelma viimeiset 20 vuotta", toteaa apulaisprofessori Michael Arnold. "Tehdä hiilinanoputkitransistoreita, jotka ovat parempia kuin piitransistorit on suuri virstanpylväs".

Ekstrapoloimalla yksittäisen nanoputken mittauksista on todettu, että hiilinanoputkitransistorit voisivat toimia jopa viisi kertaa nopeammin tai käyttää viisi kertaa vähemmän energiaa kuin piitransistorit. Mahdolliset nanoputkitransistorit ovat erityisen lupaavia langattomalle viestintätekniikalle, jotka vaativat kohtuullista virrankulkua suhteellisen pienellä alueella.

Nanoputkien ultra-pieni ulottuvuus mahdollistaa muuttaa nopeasti sen poikki kulkevaa virtasignaalina, mikä puolestaan voisi johtaa kaistanleveyden parannukseen langattoman viestinnän laitteissa.

UW-Madison ryhmä käyttää selektiivisiä polymeerejä saavuttaakseen erittäin puhtaan puolijohtavien hiilinanoputkien liuoksen. Nanoputkien linjaukseen alustalle UW-Madison kehitti jo vuonna 2014 haihdutusta ja itseasentuvuutta hyödyntävän tekniikan.

Nanoputkille täytyy saada myös hyvät sähköiset kontaktit transistorin metallielektrodeihin. Tutkijat saivat ne aikaan "paistamalla" nanoputkipakettia tyhjöuunissa poistaakseen eristävän polymeerikerroksen.

Kuvassa jatko-opiskelija Gerald Brady ja apulaisprofessori Michael Arnold, jotka käyttivät liuosprosessia saostaakseen hiilinanoputkien linjattuja ryhmiä 1 x 1 tuuman alustalle.

Aiheesta aiemmin:

Hiilinanoputkia ja grafeenia

Muistipiirejä hiilinanoputkista