Anglies nanovamzdeliai leis gaminti lanksčią elektroniką

Anglies nanovamzdelių panaudojimas kuriant plėvelių tranzistorius galėtų būti pritaikytas lankstiems, didelio našumo bei permatomiems prietaisams, tokiems kaip elektroninis popierius, gaminti. Vienas didžiausių iššūkių, susijusių su tokių tranzistorių darbu, yra sudėtinių tranzistoriaus dalių – metalinių bei puslaidininkinių nanovamzdelių, pasižyminčių skirtingomis savybėmis, konstravimas. Naujame tyrime, mokslininkai sukūrė naują nanovamzdelių gaminimo būdą, kuris iš dalies apeina šią problemą. Parodyta, kad nanovamzdelių tinklas gali būti panaudotas TFT tranzistoriams bei lanksčiomis integrinėms grandinėlėms gaminti.

Grupė tyrėjų iš Nagojos universiteto (Japonija) bei Aalto universiteto (Suomija) atspausdino savo straipsnį “Nature Nanotechnology” žurnale. Straipsnyje jie aprašė plonasluoksnių tranzistorių (TFT) ir integrinių grandynų gaminimą ant lanksčių ir permatomų pagrindų.

„Mes parodėme, kad užauginti anglies nanovamzdeliai gali būti panaudoti gaminant didelio našumo tranzistorius bei grandynus. Atrastas greitas ir paprastas metodas leidžia gaminti pigią ir lanksčią elektroniką“, - sakė darbo bendraautorius Yutaka Ohno iš Nagojos universiteto. - „Lengvi ir lankstūs prietaisai, tokie kaip mobilūs telefonai ir elektroninis popierius, traukia tyrėjų dėmesį. Svarbu gaminti tokius prietaisus labai mažomis sąnaudomis, jei norime, kad jie pakeistų įprastinius popieriaus pagrindu platinamus laikraščius ir žurnalus. Mūsų darbas ir siūlo tokią technologiją“.

Kaip mokslininkai paaiškino savo darbe, nanovamzdelių tinklas yra sudarytas iš metalinių ir puslaidininkinių nanovamzdelių. Didesnis skaičius metalinių nanovamzdelių didina tranzistoriaus krūvį pernešančių dalelių mobilumą bei mažina įjungimo ir išjungimo elementų santykį. Kadangi abi šios savybės yra svarbios tranzistoriaus veikimui, mokslininkai savo darbe sugalvojo būdą, kaip optimizuoti šias abi charakteristikas gaminant nanovamzdelių tinklą su unikaliomis savybėmis. Pavyzdžiui, tinklo struktūra yra sudaryta iš tiesių, santykinai ilgų (10 mikrometrų) nanovamzdelių, iš kurių apie trisdešimt procentų yra metaliniai. Pagamintas tinklas taip pat daugiau sudarytas iš Y-sandūrų (angl. Y-junctions) nei X-sandūrų tarp nanovamzdelių. Kadangi Y-sandūra pasižymi didesne sandūros sritimi palyginus su X-sandūra, tai jai būdinga ir didesnė varža.

Naudodami šį nanovamzdelių tinklą, mokslininkai pagamino TFT tranzistorius, kurie vienu metu pasižymėjo ir dideliu krūvį pernešančių dalelių judriu bei įjungimo ir išjungimo elementų santykiu. Pagaminti tranzistoriai išsiskyrė žymiai didesniu našumu nei iki tol nanovamzdelių pagrindu sukurti tranzistoriai. Mokslininkai paaiškino, kad didelis judris yra susijęs su unikalia nanovamzdelių tinklo struktūra. Didelis įjungimo ir išjungimo elementų santykis gali būti paaiškintas mažesniu metalinių nanovamzdelių tankiu, kuris gali būti kontroliuojamas gamybos procese.

Pagaminę tranzistorių, mokslininkai sukūrė integrinį grandyną, pasižymintį nuosekliąja logika (sequential logic circuit). Tai yra pirmas toks grandynas, veikiantis anglies nanovamzdelių pagrindu. Nuosekliojoje logikoje gaunami rezultatai priklauso nuo dabar įvedamų duomenų bei kokie duomenys buvo įvesti anksčiau, tai yra nuo įvedamų duomenų istorijos. Tad grandynai pasižymi saugojimo ir atminties funkcijomis.

Mokslininkai mano, kad pradėjus masinę gamybą ir naudojant patobulintą spausdinimo metodą, šiuos anglies nanovamzdelių pagrindu veikiančius plonų plėvelių tranzistorius būtų galima pritaikyti didelių matmenų, pigios ir lanksčios elektronikos gamybai.

   

Facebook komentarai