211service.com
Pirmais visu nanovadu sensors
Pētnieki Kalifornijas universitātē Bērklijā ir izveidojuši pirmo integrēto shēmu, kas izmanto nanovadus gan kā sensorus, gan elektroniskus komponentus. Izmantojot vienkāršu drukāšanas paņēmienu, grupa varēja izgatavot lielus vienotu shēmu blokus, kas varētu kalpot kā attēla sensori. Mūsu mērķis ir izstrādāt visu nanovadu sensorus, ko varētu izmantot dažādās lietojumprogrammās, saka Ali Džeivijs , elektroinženieru profesors UC Berkeley, kurš vadīja pētījumu.
Izdalīts kvadrātā: Kalifornijas Universitātes Bērklijā pētnieki spēja izveidot sakārtotu ķēžu masīvu no divu veidu sīkiem nanovadiem, kas var darboties kā optiskie sensori un tranzistori. Katra no 13 x 20 masīva ķēdēm kalpo kā viens pikselis visu nanovadu attēla sensorā.
Nanovadi ir labi sensori, jo to mazie izmēri uzlabo to jutīgumu. Piemēram, uz nanovadiem balstīti gaismas sensori var noteikt tikai dažus fotonus. Bet, lai sensori būtu noderīgi praktiskās ierīcēs, tiem jābūt integrētiem ar elektroniku, kas var pastiprināt un apstrādāt tik mazus signālus. Tā ir bijusi problēma, jo sensoriem un elektronikai izmantotos materiālus nevar viegli salikt uz vienas virsmas. Turklāt ir bijis grūti atrast uzticamu mazo nanovadu izlīdzināšanas veidu, kas varētu būt praktisks plašā mērogā.
Berkeley grupas izstrādātā drukas metode varētu atrisināt abas problēmas. Pirmkārt, pētnieki nogulsnē polimēru uz silīcija substrāta un izmanto litogrāfiju, lai izgravētu modeļus, kur vajadzētu būt optiskā sensora nanovadiem. Pēc tam tie uzdrukā vienu kadmija selenīda nanovadu slāni virs raksta; noņemot polimēru, ķēdei vēlamajā vietā paliek tikai nanovadi. Viņi atkārto procesu ar otrā veida nanovadiem, kuriem ir germānija serdeņi un silīcija apvalki un kas veido tranzistoru pamatu. Visbeidzot, tie uzliek elektrodus, lai pabeigtu ķēdes.
Drukātie nanovadi vispirms tiek audzēti uz atsevišķiem substrātiem, kurus pētnieki nospiež un slīd pa silīciju. Šāda veida nanovadu pārsūtīšana ir piemērota vadu izlīdzināšanai, saka Deli Vanga , elektrotehnikas un datortehnikas profesors Kalifornijas Universitātē Santabarbarā, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Lai ierīce darbotos pareizi, ir nepieciešams labs izlīdzinājums, jo optiskais signāls ir atkarīgs no gaismas polarizācijas, kas savukārt ir atkarīga no nanovadu orientācijas. Tāpat tranzistoriem ir nepieciešama augsta līmeņa izlīdzināšana, lai tie labi ieslēgtos un izslēgtu.
Vēl viena iespējamā drukāšanas metodes priekšrocība ir tā, ka nanovadus var drukāt ne tikai uz silīcija, bet arī uz papīra vai plastmasas, saka Javey. Viņš paredz tādus lietojumus kā sensoru lentes — garas drukātu sensoru funkcijas, ko izmanto gaisa kvalitātes pārbaudei vai nelielas ķīmisko vielu koncentrācijas noteikšanai. Mūsu nākamais izaicinājums ir izstrādāt bezvadu komponentu, kas pārraidītu signālus no ķēdes uz centrālo procesoru, viņš saka.
Bet pagaidām pētnieki ir parādījuši šo tehniku kā veidu, kā izveidot attēla sensoru. Viņi uzklāja nanovadus uz substrāta, lai izveidotu 13 x 20 ķēžu masīvu, kurā katra ķēde darbojas kā viens pikselis. Kadmija selenīda nanovadi pārvērš ienākošos fotonus elektronos, un divi dažādi germānija-silīcija nanovadu tranzistoru slāņi pastiprina iegūto elektrisko signālu līdz pat piecām lieluma kārtām. Tas parāda izcilu nanovadu pielietojumu integrētajā elektronikā, saka Džuns Lins Vans , Georgia Tech Nanostruktūru raksturojuma centra direktors.
Pēc ierīces novietošanas zem halogēna gaismas un katras ķēdes izejas strāvas mērīšanas grupa atklāja, ka aptuveni 80 procenti ķēžu veiksmīgi reģistrēja uz tām spīdošās gaismas intensitāti. Pārējo 20 procentu neveiksmi Džeivijs skaidro ar tādiem ražošanas defektiem kā elektrodu īssavienojums un drukas kļūdas, kuru rezultātā nanovadu izlīdzināšana bija slikta. Viņš atzīmē, ka visas šīs problēmas var atrisināt ar rafinētām ražošanas metodēm.
Pētnieki arī plāno strādāt, lai samazinātu ķēdi, lai uzlabotu izšķirtspēju un jutīgumu. Galu galā, saka Džeivijs, viņi vēlas, lai viss ķēdē būtu drukājams, ieskaitot elektrodus un kontaktus, kas varētu vēl vairāk samazināt izmaksas.