211service.com
Praktiska nanocauruļu elektronika
Oglekļa nanocaurules ir daudzsološs materiāls displeja vadības ķēžu izveidošanai, jo tās ir efektīvākas par silīciju un var tikt izvietotas uz elastīgām virsmām. Tomēr vēl nesen nanocauruļu padarīšana par tranzistoriem ir bijis rūpīgs process. Tagad Dienvidkalifornijas universitātes pētnieki ir parādījuši lielus, funkcionālus tranzistoru blokus, kas izgatavoti, izmantojot vienkāršas metodes no relatīvi netīrām oglekļa nanocauruļu partijām.
Nanocauruļu masīvs: Šajā fotoattēlā redzama trīs collu silīcija plāksne, kas pārklāta ar oglekļa nanocaurules tranzistoru masīvu. Lai gan šie tranzistori tika izgatavoti, izmantojot vienkāršus procesus istabas temperatūrā, to veiktspēja ir pietiekami laba, lai vadītu displeja pikseļus.
Datora vai televizora ekrāna pikseļus neatkarīgi no tā, vai tas ir LCD vai plazmas, katru kontrolē vairāki tranzistori. Mūsdienu ierīcēs šie tranzistori ir izgatavoti no silīcija. Šo tranzistoru bloki ir jāizgatavo augstā temperatūrā un vakuumā, tāpēc tie ir ļoti dārgi, saka. Čongvu Džou , USC elektrotehnikas asociētais profesors un nanocaurules projekta pētnieks.
Tranzistori ir izgatavoti arī no oglekļa nanocaurulēm, taču arī tas rada problēmas. Daudzi cilvēki izmanto vienu nanocauruli, lai izveidotu ļoti mazu, augstas veiktspējas tranzistoru datoru mikroshēmām, saka Džou. Bet šī attiecība viens pret vienu nedarbosies displejiem, kuros liela virsma ir jānosedz ar tranzistoriem. Ja mēs izmantojam vienu nanocauruli vienam tranzistoram, iznākums nekad nebūs pietiekami augsts, lai strādātu liela mēroga lielu ekrānu ražošanā, viņš saka. Džou uzskata, ka viņa pieeja atrisinās šo problēmu, izgatavojot lielākus tranzistorus no nanocauruļu paklājiem.
USC pētnieki izgatavo lielus oglekļa nanocauruļu tranzistoru blokus, izmantojot šķīduma apstrādes metodes istabas temperatūrā. Viņi vispirms ievieto silīcija vafeles ķīmiskajā vannā, lai tās virsmu pārklātu ar nanocaurules pievilcīgu ķīmisku vielu, pēc tam noskalojiet atlikumus. Pēc tam apstrādātā vafele tiek iegremdēta pusvadītāju oglekļa nanocauruļu šķīdumā, kas tiek piesaistīti tās virsmai. Vafele, kas tagad ir pārklāta ar nanocauruļu paklāju, atkal tiek izskalota. Lai izgatavotu tranzistorus no šīs juceklīgās putras, pētnieki izvēlētās vietās nolika metāla elektrodus. Elektrodi nosaka katra tranzistora atrašanās vietu un nogādā elektronus nanocaurulēs, kas atrodas starp tām, un no tām. Katras ierīces pamatā esošās silīcija zonas darbojas kā tranzistoru vārti. Līdz šim viņi ir izveidojuši ierīces prototipu uz četru collu silīcija plāksnītes un izmantojuši to, lai kontrolētu vienkāršu organisko gaismas diožu displeju. Šis darbs ir aprakstīts tiešsaistes žurnālā Nano burti .
Citi pētnieki ir izgatavojuši tranzistorus no nanocauruļu paklājiem, izmantojot šķīduma apstrādi, taču šie projekti sākās no vadošu un pusvadītāju nanocauruļu maisījumiem, radot ļoti sliktu veiktspēju. Pagājušā gada beigās IBM un Ziemeļrietumu universitātes pētnieki izmantoja ļoti attīrītas pusvadītāju nanocaurules, lai izveidotu augstākas veiktspējas tranzistoru blokus, kuros visas nanocaurules atrodas gandrīz taisnās līnijās, kas uzlabo to elektriskās īpašības.
USC darba nozīme ir tāda, ka tas parāda, ka masīviem, kas izgatavoti no tikai 95 procentiem pusvadītāju nanocaurules, kuras nav izlīdzinātas, joprojām ir pietiekami laba veiktspēja displejiem, saka Džou.
Šī ir pirmā reize, kad kāds ir parādījis ar šķīdumu uzklātas, attīrītas pusvadītāju caurules augstas kvalitātes tranzistoriem, saka Džons Rodžerss , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign. Sasniegums ir vairāku daudzsološu pieeju integrācija, lai demonstrētu pilnu elektronikas ražošanas secību.
Tagad, kad viņa grupa ir pierādījusi šo metožu iespējamību, Džou saka, ka tā strādā, lai izveidotu patiesi integrētu organisko LED displeju, kas ir elastīgs un caurspīdīgs. Šādu displeju var sarullēt, lai ietilptu kabatā, vai uzstādīt uz automašīnas vējstikla, lai parādītu informāciju vadītājam. Pirmais solis ir stingrā silīcija likvidēšana. Tā kā nanocaurules var novietot istabas temperatūrā, USC pētnieki var tās veidot uz elektriski aktīvām plastmasas loksnēm, kas nevar izturēt augstu temperatūru. Viņi arī strādā, lai stingros metāla elektrodus aizstātu ar indija alvas oksīda pārklājumu, kas ir plaši izmantots elastīgs, caurspīdīgs elektrodu materiāls. To prototipā organiskie LED pikseļi ir savienoti ar tranzistoru bloku ar vadiem; lai tās integrētu, viņiem būs jāizdomā metodes gaismas diožu izveidei vadības ķēdes augšpusē.
Džou saka, ka viņš runā ar displeju uzņēmumiem par šo metožu komercializāciju. Korejas displeju gigants LG ir izrādījis interesi par oglekļa nanocauruļu elektroniku, un IBM pētnieki ir publicējuši par šo tēmu. Tomēr vienīgais uzņēmums, kas līdz šim ir iznācis ar nanocauruļu elektronisko produktu, ir Menlo Park, Kalifornijā Unidīms , kas no materiāla izgatavo elektrodus.
Pētnieki šajā jomā ir runājuši par nanocauruļu displejiem gadiem ilgi un aizturēšanu, saka Marks Hersams Ziemeļrietumu universitātē, ir bijis pietiekami liela pusvadītāju oglekļa nanocauruļu piedāvājuma trūkums. 2006. gadā materiālu zinātnes profesors Hersams izstrādāja vienkāršu metodi nanocauruļu attīrīšanai, pamatojoties uz to īpašībām, centrifugējot tās ziepju šķīdumā. Pēc tam viņš nodibināja uzņēmumu, sauc NanoIntegris , kas ir piegādājis pusvadītāju nanocaurules grupām, tostarp Zhou un IBM pētniecības grupai. Jaunizveidots uzņēmums Ķīnā un viens Japānā arī piegādā pusvadītāju nanocaurules, kas nepieciešamas, lai izveidotu tranzistoru blokus displeju vadīšanai.
Ja šis piedāvājums ir ieviests, saka Hersams, tas ir tikai laika jautājums, pirms uzņēmums nāks klajā ar produktu, neatkarīgi no tā, vai tas ir izgatavots, izmantojot tādu metodi kā Džou vai kāda cita metode. Esmu pārliecināts, ka pārskatāmā nākotnē būs produktu komplekts, saka Hersams. Tas ir jautājums par pāreju no prototipiem uz tirgu.