Forskning viser vejen til mere pålidelig kulstofbaseret mikroelektronik

Carbon nanorør-cylindriske formationer af carbonatomer med utrolig styrke og elektrisk ledningsevne-har et stort løfte om at skabe nye mikron-skala laveffekt elektroniske enheder.

Men at finde en måde at opbygge en pålidelig computerplatform baseret på kulstofmaterialet har været en stor udfordring for forskere.

Nu, et team af mekanikere og materialeteknikere ved Georgia Institute of Technology har udviklet en metode til at identificere præstationsvariationer i transistorer fremstillet af carbon nanorørnet. Den nye tilgang kan hjælpe forskere med at oprette mere pålidelige enheder og i sidste ende udnytte denne teknologi til en række applikationer såsom bærbar elektronik, sensorer og antenner.

"Brug af carbon nanorør til at lave tyndfilmstransistorer med god ydeevne for gentagelse har været udfordrende på grund af tilfældige ufuldkommenheder i fremstillingsprocessen, "sagde Satish Kumar, en lektor i George W. Woodruff School of Mechanical Engineering. "Disse tilfældige ufuldkommenheder forårsager variationer i egenskaberne af nanorørene - forskelle i længde, diameter og chiralitet. Alle disse ting kan påvirke, hvor ledende et nanorør er, hvilket fører til disse præstationsvariationer.

"Det, vi har gjort nu, er skabt en systematisk måde at estimere disse variationer, der kan forbedre pålideligheden for carbon nanorørnetværksbaserede enheder, " han sagde.

Resultater fra undersøgelsen, som blev sponsoreret af National Science Foundation, blev offentliggjort i marts i IEEE -transaktioner om nanoteknologi .

Mens tidligere forskning har set på, hvordan man kan forbedre produktionsmetoder til kulstofnanorør for at opnå mere ensartethed, Kumars team fokuserede på at analysere præstationsvariabler på en statistisk måde, så præstationskarakteristika kunne være mere estimerede.

"En sådan analyse er afgørende for at undersøge pålideligheden og stabiliteten af ​​carbon nanorørnetbaserede kredsløb og til at udtænke teknikker, der kan hjælpe med at reducere variation i kredsløbets ydeevne til forskellige elektroniske applikationer, "Kumar skrev med i avisen med Jialuo Chen, en kandidatstuderende ved Georgia Tech.

Mens nogle carbon nanorør leder elektricitet meget på samme måde som en halvleder som silicium, visse kulnanorør har ledningsevneegenskaber, der mere ligner metal. Sidstnævnte typer kaldes metalliske carbon nanorør. Udbredelsen af ​​sådanne metalliske kulnanorør i et netværk er knyttet til ydelsesproblemer.

Undersøgelsen fandt ud af, at carbon nanorør af metallisk ejendom forårsagede præstationsvariationer mere i tyndfilmstransistorer med korte kanaler end dem med lange kanaler, hvilket betyder, at enhedsdesignere kunne opnå højere ydeevne ved at bruge netværk, der har en højere koncentration af tyndfilmstransistorer med lang kanal.

Forskerne fandt også, at variationer i længden af ​​carbon nanorør syntes at have mindre indflydelse på ydeevnen, så længe netværket af nanorør var tæt.

"Vores resultater viser, at ydelsesvariabiliteten for tyndfilmstransistorer kan rekonstrueres ved hjælp af fordelingsfunktionen for relevante parametre, som vil hjælpe os med at skabe mere pålidelige kredsløb for at muliggøre den næste generation af billige fleksible mikroelektronikker, "Sagde Kumar.