28 декабря 2021 Анна Солдатенко

Термомеханическая обработка помогла создать транзистор из углеродной нанотрубки

  • Квантовая физика
  • Материаловедение
  • Нанотехнологии
  • Наноэлектроника
  • Молекулярное моделирование
Термомеханическая обработка помогла создать транзистор из углеродной нанотрубки

Углеродные нанотрубки представляют собой свернутые в цилиндр листы графена. Такие структуры обладают удивительными электрическими свойствами, которые очень привлекательны при создании электронных устройств нового поколения. Во-первых, они очень хорошо проводят тепло, а потому сами почти не нагреваются, если пропускать через них электрический ток. Во-вторых, нанотрубки могут быть как проводниками, так и полупроводниками — все зависит от их хиральности, то есть того, как свернут лист графена. Если «шов» расположен вдоль всего цилиндра, получится проводник, не уступающий по характеристикам меди, а если по спирали — полупроводник не хуже кремния. Нанотрубки с разными свойствами можно объединить и получить наноразмерный транзистор, который станет основой очень компактных, но при этом производительных наноэлектронных устройств.

Проблема применения таких перспективных материалов состоит в том, что очень сложно получить нанотрубки определенной хиральности: при синтезе получается трудно разделимая смесь, а все предприятие оказывается неоправданно дорогим. 

Ученые НИТУ «МИСиС» и Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН вместе с иностранными коллегами придумали, как можно настраивать электронные свойства уже готовых нанотрубок. Сочетание нагрева с механическим воздействием в контролируемых условиях внутри просвечивающего электронного микроскопа помогло направленно изменять структуру материала и, соответственно, его проводимость. 

Коллектив смог изготовить крошечные, всего в 2,8 нанометра длиной, транзисторы: края трубки были проводниками, а центральная часть — полупроводником. Эксперименты также продемонстрировали, что на этих материалах можно реализовать когерентную квантовую интерференцию при комнатной температуре. Следующим шагом исследователей станет разработка способов стабилизации полученных структур. 

Работа опубликована в журнале Science.

Публикации из новости

Semiconductor nanochannels in metallic carbon nanotubes by thermomechanical chirality alteration
Tang D., Erohin S.V., Kvashnin D.G., Demin V.A., Cretu O., Jiang S., Zhang L., Hou P., Chen G., Futaba D.N., Zheng Y., Xiang R., Zhou X., Hsia F., Kawamoto N., et. al.
2021 цитирований: 0