211service.com
Dostrajanie do radia Nanotube
Nanorurki węglowe od dawna rywalizują o przyszłe urządzenia elektroniczne ze względu na ich potencjał do zmniejszania rozmiarów komponentów i ich doskonałe właściwości elektroniczne. Jednak budowanie praktycznych obwodów z nanorurek węglowych okazało się wyzwaniem. Teraz naukowcy z University of Illinois w Urbana-Champaign donoszą, że stworzyli skalowalną, analogową elektronikę o częstotliwości radiowej, w której wszystkie urządzenia oparte na tranzystorach, w tym anteny i wzmacniacze, są zbudowane z tranzystorów nanorurek.
Tranzystor radiowy: Mikrografia przedstawia tablicę czterech tranzystorów z nanorurek.
Celem jest, aby nanorurki węglowe stały się realistycznym konkurentem dla konwencjonalnej elektroniki analogowej, mówi John Rogers , profesor inżynierii materiałowej i inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Illinois. Rogers znalazł nowatorski sposób wytwarzania tranzystorów przy użyciu równoległych układów nanorurek. (Patrz Przełom w tranzystorach nanorurek.) W celu zademonstrowania możliwości zastosowania tej metody w elektronice wykonał odbiornik radiowy, z którego każdy z aktywnych elementów zbudowany jest z nanorurek. Aby przetestować elektronikę, naukowcy twierdzą, że dostroili radio z nanorurek do komercyjnej stacji w Baltimore, aby usłyszeć raport o ruchu drogowym.
To bardzo znaczący postęp, mówi Piotr Burke , szef grupy nanotechnologicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine. Udało im się zrobić pierwszy wzmacniacz częstotliwości radiowych z nanorurek.
Rzeczywiście, inne grupy już zademonstrowały zastosowanie pojedynczych nanorurek w obwodach radiowych. (Zobacz Najmniejsze radio na świecie.) To, co zrobiliśmy, jest nieco inne, mówi Rogers. Wcześniejsze badania dotyczyły wykorzystania pojedynczej nanorurki węglowej jako odbiornika radiowego. W naszych radiotelefonach każdy element aktywny jest oparty na nanorurkach, aż do momentu podłączenia słuchawek, mówi.
Multimedia
Zobacz schemat i elektromikrografię technologii.
Posłuchaj nagrania radia za pomocą radia nano.
Stosowanie w ten sposób pojedynczych nanorurek nie byłoby normalnie wykonalne ze względu na stosunkowo wysokie prądy stosowane w obwodach analogowych, takich jak wzmacniacze. Aby obejść ten problem, nanotranzystory Rogersa składają się z szeregu tysięcy nanorurek równolegle, w taki sposób, że rozprowadzają prąd, zachowując się jednocześnie jak materiał półprzewodnikowy.
Rogers mówi, że metoda produkcji zastosowana do budowy analogu nadaje się do obecnych procesów produkcyjnych. Dzięki tym macierzom możemy budować nasze urządzenia, macierze urządzeń i układy scalone w sekwencjach przetwarzania w skali płytek, które są w pełni kompatybilne z ustalonymi podejściami do budowy urządzeń półprzewodnikowych, mówi Rogers.
Kluczowym czynnikiem w tworzeniu tych tranzystorów jest zdolność Rogersa do hodowania nanorurek węglowych w tak jednorodnych układach. Ale przez hodowanie nanorurek na monokrystalicznym podłożu kwarcowym, przy użyciu standardowego procesu chemicznego osadzania z fazy gazowej, Rogers i jego współpracownicy byli w stanie wytworzyć ułożone układy, które są całkowicie równoległe, mówi.
Gdy macierze zostaną powiększone, Rogers tworzy tranzystor, wykorzystując istniejące techniki modelowania, aby nałożyć elektrody źródłowe i drenażowe na oba końce wszystkich nanorurek i umieszczając bramkę na ich łącznej szerokości. Od tego momentu proces przypomina wytwarzanie krzemu na urządzeniach izolacyjnych, mówi Rogers.
Mówi się, że w miarę jak tranzystory krzemowe stają się mniejsze, nieodłączne ograniczenia stają się coraz bardziej istotne Alex Zettl , fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Mówi, że nanorurki jako materiał stanowią ekscytującą alternatywę do formowania niezwykle małych, stabilnych tranzystorów.
Ale podczas gdy pierwotne zainteresowanie nanorurek dla elektroniki leżało w ich rozmiarze nanometrowym, rośnie zainteresowanie ich wykorzystaniem w analogowych urządzeniach elektronicznych, mówi Burke. Przewiduje się, że nanorurki rzeczywiście przewyższają konwencjonalne tranzystory analogowe.
Radio Rogersa jest stosunkowo duże, a każdy tranzystor składa się z tysięcy nanorurek węglowych. Ale mówi, że jest dużo miejsca na ich zmniejszenie, nie tylko dlatego, że istnieją stosunkowo duże luki między niektórymi nanorurek. Powinno więc być możliwe upakowanie ich gęściej. Najlepiej byłoby, gdyby nanorurki znajdowały się tuż obok siebie, mówi Rogers. On i jego koledzy pracują obecnie nad stworzeniem układów scalonych zawierających do 100 takich tranzystorów.