奈米碳管均勻度對電晶體效能的影響
- 上線日期：2012/5/31 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國研究人員首次對單壁奈米碳管(single-walled carbon nanotube, SWCNT)的直徑與局部密度變化對奈米碳管電晶體效能進行綜合研究。研究結果顯示，元件效能與奈米碳管陣列中管徑變化的分佈情形有密切關係，而透過較佳的成長及純化製程可望改善管徑的變化。
伊利諾大學香檳分校的團隊主持人John Rogers表示，目前將奈米碳管整合至高品質電晶體的最佳方式是使用垂直奈米碳管陣列。儘管目前科學家已經能長出奈米碳管陣列，但依然無法精確控制碳管的直徑與局部密度分佈。
單壁奈米碳管可視為是由具有六角晶格、單原子厚的石墨烯(graphene)捲曲而成的結構，直徑約在1 nm左右，晶格與管軸的相對方向決定了碳管的電性為金屬性或半導體性。而由於奈米碳管陣列具有極高表面積及絕佳電荷傳輸性質(載子遷移率高達104 cm2/V·s)，因此適合許多應用，例如高效能感測器及電晶體等。
然而製作完成的碳管陣列會同時含有金屬性以及半導體性的奈米碳管，並且其直徑與局部密度亦隨位置而異，導致陣列上各處的電子特性無法掌握。研究人員必須對結構進行詳細量測才能得知電子特性變化的情形，這並非易事。
伊利諾團隊的研究同時包含實驗以及理論。他們分別測量了以單一碳管及奈米碳管陣列製成的元件，然後以單一奈米碳管測量結果修正的理論模型，來預測陣列元件的行為。他們測量了如汲極電流、轉移電導以及臨界電壓等效能參數在元件各處的變化，與理論值比較所得的誤差代表著陣列基板上奈米碳管密度與直徑有顯著變化，接著以原子力顯微鏡觀測基板各處加以驗證。
這些研究結果能幫助產業界更瞭解製作高效能電晶體所需的奈米碳管陣列均勻度。該團隊目前正著手研發純化奈米碳管陣列的新方法，目標為減少陣列密度與直徑的不均勻度，以達科技業界所需之水準。詳見J. Appl. Phys. 111, p.054511 (2012)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/49159
譯者:莫偉呈(茂迪太陽能)
責任編輯:劉家銘
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