Группа исследователей США из Университета штата Иллинойс заявляют об успешном решении проблемы, мешающей сделать углеродные нанотрубки эффективными транзисторами. О своей работе они сообщили в последнем номере журнала Nano Letters.
Углеродные нанотрубки с их стенками толщиной один атом – то есть тот же графен, только цилиндрический, а не плоский, – в принципе очень хороши для использования в транзисторах вместо традиционного кремния. Их легко транспортировать в самые разные подложки, например в тонкие слои пластика, в дешевую гибкую электронику или плотские дисплеи. Однако подходящую для транзистора нанотрубку в единственном числе синтезировать сложно и дорого. Куда проще синтезировать их массив, но вот тут-то и возникает проблема. Ток, идущий по нанотрубке, может случайным образом перескочить на другую, с нее на третью – и пока дойдет до места назначения, пройдет куда большее расстояние, то есть фактически существенно замедлится. А это отрицательно скажется на всей работе наноприбора.
В нормальной электронике такую проблему решить просто: спаять все места контакта проводников, превратить их таким образом в один и навсегда забыть об этой головной боли. Но где в нанопространстве найти нанопаяльник и как отыскивать места нанопересечений, которые требуется спаять?
Команда из Иллинойса нашла элегантный выход из положения под девизом «Если тебя никто не может спаять, спаяй себя сам». Они назвали свой метод химическим паровым перемещением – chemical vapor deposition или CVD. Его суть состоит в том, что массив нанотрубок помещается в камеру с газом, молекулы которого содержат атомы металла. Через нанотрубки пропускается ток, который нагревает места их пересечений подобно тому, как плохой контакт в электропроводке создает в стене, где она проходит, горячие пятна. Здесь в дело вступает газ, начинается химическая реакция, которая доставляет атомы металла к точке нагрева. Металл работает как припой и спаивает нанопересечение.
Прелесть этой процедуры в том, что она самоуправляемая: как только между нанотрубками образуется надежное соединение, температура падает и химическая реакция останавливается, припой к месту спайки больше не подается. Наноспайка длится секунды и улучшает показатели нанотранзисторов на порядок – они почти такие же, как если бы осуществлялись одной-единственной нанотрубкой. Исследователи заявляют, что разработанный ими процесс CVD уже готов к коммерческому использованию.