碳納米管“變身”超微型晶體管 寬度僅為人類頭發(fā)絲寬度的1/25000

來自中國、日本、俄羅斯和澳大利亞的科學(xué)家組成的國際研究小組在最新一期《科學(xué)》雜志撰文指出，他們歷時(shí)5年，使用一種插入電子顯微鏡的獨(dú)特工具，制造出了一種超微型晶體管，其寬度僅為人類頭發(fā)絲寬度的1/25000。

在這項(xiàng)新研究中，科學(xué)家們首先朝一個(gè)碳納米管同時(shí)施加力和低電壓，加熱它直到外層管殼分離，留下單層納米管，從而制造出這種微型晶體管。研究人員解釋稱，熱量和應(yīng)變改變了納米管的“手性”，這意味著結(jié)合在一起形成納米管壁單原子層的碳原子被重新排列，結(jié)果讓碳納米管“變身”為晶體管。

用于開關(guān)和放大電子信號(hào)的晶體管是包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的所有電子設(shè)備的基礎(chǔ)元件。蘋果公司表示，為未來蘋果手機(jī)供電的芯片包含150億個(gè)晶體管。幾十年來，計(jì)算機(jī)行業(yè)一直致力于開發(fā)越來越小的晶體管，但將晶體管小型化到納米級(jí)是現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)和納米技術(shù)領(lǐng)域面臨的一大挑戰(zhàn)。

研究人員表示，他們或許可以借助碳納米管制造出節(jié)能的納米晶體管，以超越由硅制成的微處理器，但控制單個(gè)碳納米管的“手性”(決定了碳原子的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu))仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。在最新研究中，他們通過加熱和機(jī)械應(yīng)變改變了金屬納米管片段的局部“手性”，設(shè)計(jì)并制造了碳納米管分子內(nèi)晶體管。

最新研究負(fù)責(zé)人、昆士蘭大學(xué)材料科學(xué)中心聯(lián)合主任德米特里·戈?duì)柌窠淌谡f：“我們證明，我們擁有操縱納米管分子特性來制造納米級(jí)電子器件的能力，為下一代先進(jìn)計(jì)算設(shè)備所用微型晶體管的研制開辟了新途徑。”

研究人員強(qiáng)調(diào)稱，盡管最新方法不適用于微型晶體管的大規(guī)模生產(chǎn)，但展示了一種新的制造原理，并開辟了利用納米管的熱機(jī)械處理方法獲得具有所需特性的最小晶體管的新視野。(記者劉霞)