Właściwości elektryczne nanorurek węglowych są bardziej atrakcyjne niż w przypadku krzemu, szczególnie w zakresie umożliwienia budowy nanoskalowych urządzeń tranzystorowych. Według IBM przełom w technologii nanorurek węglowych pozwoli wytwarzać konieczne dla przyszłych zastosowań chipy, zawierające ponad miliard tranzystorów nanorurkowych.
Jak informuje firma IBM, jej naukowcy umieścili ponad 10000 pracujących nanorurkowych tranzystorów na jednym chipie, przy użyciu standardowych procesów półprzewodnikowych. Wcześniej badacze byli w stanie umieścić kilkaset elementów nanorurkowych na raz, co było niewystarczające do zastosowań komercyjnych.
- Motywacją do pracy przy tranzystorach z nanorurek węglowych jest to, że przy bardzo małych, nanoskalowych wymiarach, są one lepsze niż tranzystory wykonane z innych materiałów - powiedział Supratik Guha, dyrektor działu nauk fizycznych w IBM Research.
Niezawodność technologii nanorurek i jej potencjalna toksyczność
Pojawiły się wątpliwości co do potencjalnej toksyczności nanorurek węglowych. Badania przeprowadzone przez Semiconductor Research Corp. wykazały ich toksyczność, a w szeregu innych toksyczności nie stwierdzono. Z kolei w 2011 r. Narodowy Instytut Standardów i Technologii stwierdził w swoim raporcie, że niezawodność urządzeń wykorzystujących węglowe nanorurki jest poważnym problemem. IBM przyznaje, że istnieją praktyczne wyzwania dla technologii nanorurek węglowych, aby mogła ona wejść w fazę komercyjną. Chodzi tu o czystość oraz precyzję rozmieszczania nanorurek na powierzchni płytek z układami. Wytwarzane są one w postaci mieszanki elementów metalicznych i półprzewodnikowych i muszą być idealnie rozmieszczane. Aby zapobiec błędom w obwodach wymagane jest całkowite usunięcie nanorurek metalicznych.
Aby przezwyciężyć te bariery naukowcy z IBM opracowali metodę opartą na chemii jonowymiennej, która umożliwia dokładne i kontrolowane umieszczenie pojedynczych nanorurek węglowych na podłożu, z uzyskaniem przy tym gęstości około miliarda na centymetr kwadratowy. Proces obejmuje mieszanie nanorurek z środkiem powierzchniowo czynnym - rodzajem mydła rozpuszczonego w wodzie. Podłoże, złożone z dwóch rodzajów wgłębień wykonanych z chemicznie zmodyfikowanego tlenku hafnu i tlenku krzemu, zanurzane jest w przygotowanym roztworze. Nanorurki dołączają się poprzez wiązania chemiczne do obszarów pokrytych tlenkiem hafnu. Reszta powierzchni pozostaje czysta.
Nanorurki węglowe to pojedyncze arkusze atomowe węgla zwinięte w rurkę. Stanowią rdzeń elementu tranzystorowego, który może działać w sposób podobny do obecnego tranzystora krzemowego, ale z lepszymi rezultatami. Naukowcy z IBM wykazali, że tranzystory z nanorurek węglowych mogą pracować jako doskonałe przełączniki o molekularnych wymiarach poniżej dziesięciu nanometrów. Są zatem 10 tys. razy cieńsze od ludzkiego włosa oraz o połowę mniejsze niż wymiary osiągane w wiodących technologiach krzemowych.
źródło: eetimes.com
