以碳奈米管取代現有的半導體技術

2011/02/08 | |

Original publish date:Mar 13, 2002

編輯 Bigbear 報導

藉由外加電場的方法,UCLA 的物理學家可以讓碳奈米管(carbon nanotube)形成網格狀結構(grids)。他們發現這種結構可以用來製造微型電路,未來極有潛力可以取代現有的半導體技術。

此網狀結構乃是由數個奈米(nanometer)寬,數千奈米長的碳奈米管群所組成的(詳圖)。依據其中原子排列的情形,碳奈米管可被視為半導體或者充作傳遞電流的線路。

James Heath及其同事皆認為若使兩條電線以垂直的方式相交即可形成半導體,接合點則可視為用於檢波整流的裝置,理論上每一裝置的開(on)或關(off),皆不會對其他裝置造成影響。
這一論點使得碳奈米管網狀結構於每一接合點上能夠儲存1位元,以形成電腦記憶體點燃了一線希望。如此以碳奈米管製成的電腦隨機存取記憶體(RAM)將會比目前的Pentium晶片容量密度(storage density)大約100,000倍左右。

過去典型碳奈米管網狀結構形成是將交錯相接的碳奈米管,以精密細微的技術排列,或是以類似蝕刻方式製成。然而,Heath此一研究小組卻有另一套方法。
他們將奈米管分散於某一有機溶劑中,每一僅分子大小的奈米管彼此與周遭的碳奈米管黏接,逐漸形成鏈狀結構。此鏈狀物約6-20奈米厚,20,000奈米長,具有電性。藉由施加電場於矽晶片(silicon wafer)上,即可將這些碳奈米管沉澱至晶片表面,沉澱的方向性與電場平行。
其次藉由施加與先前碳奈米管沉積方向相互垂直的電場,即可沉澱另一族群碳奈米管以形成網狀結構,結構中鏈與鏈之間的距離因電荷的排斥性大致相等,研究人員目前正試圖控制此排斥力以調節網狀結構的間距。

原始論文:
Diehl, M. R., Yaliraki, S. N., Beckman, R. A., Barahona, M. & Heath, J. R. Self-assembled, deterministic carbon nanotube wiring networks. Angewandte Chemie International Edition, 41, 353 – 356, (2002)

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