211service.com
Psací obvody na grafenu
Pomocí vyhřívaného hrotu mikroskopu atomární síly výzkumníci nakreslili vodivé vzory v nanoměřítku na izolačním oxidu grafenu. Tento jednoduchý trik pro řízení vodivosti oxidu grafenu by mohl připravit cestu pro leptání elektronických obvodů do uhlíkového materiálu, což je důležitý pokrok směrem k vysokorychlostním, nízkoenergetickým a potenciálně levnějším počítačovým procesorům.
Horký drát: Špička AFM zahřátá na více než 150 °C může naleptat izolační povrch oxidu grafenu a vytvořit tenké vodivé dráty v nanoměřítku.
Grafen, atomově silný uhlíkový list, je slibnou náhradou křemíku v elektronických obvodech, protože přenáší elektrony mnohem rychleji. Výzkumníci IBM již vyrobili tranzistory, stavební kameny elektronických obvodů, s grafenem, které pracují 10krát rychleji než jejich křemíkové protějšky. Aby však tyto tranzistory vyrobili, musí vědci nejprve změnit elektronické vlastnosti grafenu tak, že jej nařežou na tenké pásky, které se pak začlení do zařízení. Výzkumníci vytvořili tyto nanoružky litografií, procesy založenými na chemických roztocích nebo rozepnutím uhlíkových nanotrubic.
V novém Věda výzkumníci z Georgia Institute of Technology a U.S. Naval Research Laboratory místo toho píší takové nanoružky na povrch, než aby řezali grafen. Vědci začínají s vrstvou oxidu grafenu, která nevede elektrický proud. Když tahají hrot AFM zahřátý na teplotu mezi 150 °C a 1060 °C přes list, atomy kyslíku se uvolňují v místech, kterých se hrot dotýká. To zanechává linie téměř čistého grafenu, které jsou 10 000krát vodivější než okolní oxid grafenu.
Je to rychlá, reprodukovatelná technika, je to jednokrokové, je to jednoduché, říká Paul Sheehan, který vedl práci na Námořní výzkumná laboratoř . Místo toho, abyste odkládali resist a zkoušeli řezat grafen různými způsoby, můžete použít místní teplo a napsat řádky přesně tam, kde je chcete. Sheehan říká, že řada tisíců hrotů AFM by mohla současně načrtnout obvody na oxidu grafenu.
Litografické metody výroby nanoružek jsou těžkopádné a drahé, říká Jing Guo , profesor elektrotechniky a počítačového inženýrství na Floridské univerzitě v Gainesville. Tyto metody mohou také vytvářet pásky s drsnými hranami, které ovlivňují elektronické vlastnosti grafenu a mají za následek nekvalitní tranzistory. Toto je nový způsob, jak [vytvářet nanopásky], který je velmi jednoduchý a spolehlivý a potenciálně škálovatelný ve velkém měřítku, říká. V podstatě máte papír a vezmete si tužku, abyste ho poškrábali, a máte velmi úzkou čáru.
Vědci psali čáry úzké až 12 nanometrů v průměru a rychlostí až 0,1 milimetru za sekundu. Rychlost zápisu rostla s teplotou. Je vzrušující vidět, že tato konverze může být provedena a řízena v nanoměřítku, říká Yu-Ming Lin , výzkumný pracovník skupiny pro vědu a technologii v nanoměřítku ve Watson Research Center společnosti IBM v Yorktown Heights, NY. Toto je důležitý krok pro [elektroniku] založenou na grafenu.
Začít s deskami z oxidu grafenu spíše než s grafenem je jednodušší a levnější, říká Elisa Riedo , profesor fyziky na Georgia Tech, který vedl práci se Sheehanem. Nedotčené grafenové desky se typicky získávají mechanickým oddělením vloček od grafitu nebo pěstováním grafenu na dvoupalcových destičkách z karbidu křemíku. Výroba oxidu grafenu na velkých plochách byla ve srovnání s grafenem levnější, říká Riedo. Je to jiná cesta, jak se dostat ke grafenu.
Výzkumníci plánují vyrábět tranzistory pomocí jejich techniky, ale možná budou nejprve potřebovat další zpracování, říká Yanwu Zhu , výzkumník grafenu na Texaské univerzitě v Austinu. Jednak budou muset najít způsob, jak odstranit zbytky oxidu grafenu z vodivých pásků.