硅晶体管终结?碳纳米管复制技术梦想成真

发布时间:2012年11月23日 10:11    发布者:李宽
关键词: 碳纳米管
一个成员来自美国南加大(University of Southern California,USC)以及马里兰州美国国家标准技术局(National Institute of Standards and Technology,NIST)的研究团队表示,他们合作开发了一套能以可预测直径与对称性连续生产碳纳米管(carbon nanotubes)的系统,借此克服了碳纳米管制造的一大障碍。

由荷兰台夫特大学在1998年首次制造出来的碳纳米管晶体管,被广泛认为是有朝一日将替代目前电脑与电子产品中运用之硅晶体管的方案,且在尺寸、速度、耗电量表现上都具备优于硅晶体管的潜力。但碳纳米管晶体管并不容易用可预测的方式来生产,科学家一直很难以正确的直径、类型与手性(chirality──为一种不对称特性)来制造碳纳米管,而以上那些因素都会对碳纳米管的电气与机械特性有关键性影响。

碳纳米管是使用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)系统来制造,该种系统将掺有化学药剂的气体打入一个内有金属催化剂纳米粒子基板的真空室,然后碳纳米管就会在基板上生长。而一般认为,所制造出的碳纳米管直径是取决于金属催化剂纳米粒子的尺寸,但先前科学家们试图通过控制催化剂来让碳纳米管的手性被控制,一直无法取得成功。

由南加大维特比工程学院(Viterbi School of Engineering)教授周崇武(Chongwu Zhou),以及NIST研究员郑铭(Ming Zheng)所率领的一个团队,舍弃采用催化剂,改用郑铭与他的NIST同事所开发并最优化的碳纳米管分离技术进行分离、并根据其手性挑选过的碳纳米管植入碎片。将那些碎片做为种子,研究团队再透过化学气相沉积法将种子扩张成较长的纳米管,就能制作出与种子手性相同的纳米管。

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周崇武手中的塑胶基板是用来制作碳纳米管与电路的工具(来源:USC)

这种制程技术被命名为“纳米管复制(cloning)”,南加大研究团队下一步将仔细研究碳纳米管在该系统中的生长机制,以扩大该复制制程的规模,并将产出的、手性受控制的碳纳米管运用在电子元件中。周崇武表示:“控制碳纳米管的手性是许多研究人员的梦想,现在这个梦想可以实现了。”
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