Ученые выяснили, как можно изменять электронные свойства пленок из нанотрубок

Углеродные нанотрубки стали классическим объектом исследований с широким спектром возможных применений. Например, из них можно формировать очень тонкие гибкие «плетеные» пленки с отличными механическими характеристиками и с электрическими свойствами, как у металлов. Это делает их перспективными материалами для изготовления новых электронных устройств. Особенно интересна способность таких пленок проводить излучение в терагерцовом и дальнем инфракрасном диапазонах, которые перспективны как в исследовательских, так и в прикладных задачах. Сотрудники МФТИ и Сколтеха выяснили, как можно изменять это свойство.

Оказалось, что при уменьшении длины трубок (до 0,3 мкм) или длительном воздействии на них плазмой (> 100 с) проводимость на терагерцовых частотах значительно уменьшается. Это связано с тем, что из-за растущего количества дефектов увеличивается и число потенциальных барьеров на пути электронов, обеспечивающих передачу сигнала в материале. В конце концов структура разрушается и свойства исчезают вовсе.

Ученые МФТИ и Сколтеха планируют продолжить изучение модифицированных пленок, например растянутых в одном или нескольких направлениях. Один из соавторов работы, заведующий лабораторией терагерцовой спектроскопии МФТИ Борис Горшунов, комментирует: «Если нанотрубки подробно и давно изучались, то макрообъекты из этих трубок — пленки — стали исследоваться относительно недавно. По сравнению с металлическими пленками, они гораздо легче, химически и механически стабильны, что делает их привлекательными для применений в электронике. Зная фундаментальную физику, определяющую электрические свойства пленок, мы можем целенаправленно подстраивать эти свойства для конкретных практических применений. Особенно актуальны исследования на частотах терагерцового диапазона, которые будут рабочими в средствах телекоммуникации недалекого будущего».

«Оказалось, что контролируемое разрушение этого замечательного материала путем обработки пленок микроволновой плазмой приводит к новым интересным и неожиданным свойствам. В частности, мы наблюдаем значительное увеличение температурного коэффициента сопротивления в пленках из однослойных углеродных нанотрубок. Происходит это за счет того, что конкурирующие вклады в проводимость от металлических и полупроводниковых трубок перестают играть важную роль, а проводимость пленки главным образом определяется сформированными дефектами. Это представляет большой интерес для создания приборов нового поколения, например высокоскоростных болометров, работающих при комнатной температуре», — замечает профессор Альберт Насибулин, заведующий лабораторией наноматериалов Сколковского института науки и технологий.