碳納米管 - 具有令人難以置信的強(qiáng)度和導(dǎo)電性的圓柱形碳原子 - 為創(chuàng)造新的微米級(jí)低功率電子器件帶來(lái)了巨大希望。但是，找到一種基于碳材料構(gòu)建可靠計(jì)算平臺(tái)的方法一直是研究人員面臨的主要挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在，佐治亞理工學(xué)院的一個(gè)機(jī)械和材料工程師團(tuán)隊(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種方法，用于識(shí)別由碳納米管網(wǎng)絡(luò)制成的晶體管的性能變化。這種新方法可以幫助研究人員創(chuàng)建更可靠的設(shè)備，并最終利用該技術(shù)應(yīng)對(duì)各種應(yīng)用，如可穿戴電子設(shè)備，傳感器和天線(xiàn)。

“使用碳納米管制造具有良好性能可重復(fù)性的薄膜晶體管一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)橹圃爝^(guò)程中存在隨機(jī)缺陷，”George W. Woodruff機(jī)械工程學(xué)院副教授Satish Kumar說(shuō)?！斑@些隨機(jī)缺陷導(dǎo)致納米管性能的變化 - 長(zhǎng)度，直徑和手性的差異。所有這些都會(huì)影響納米管的導(dǎo)電性，從而導(dǎo)致這些性能變化。

“我們現(xiàn)在所做的是創(chuàng)建一種系統(tǒng)的方法來(lái)估計(jì)這些可以提高碳納米管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可靠性的變化，”他說(shuō)。該研究的結(jié)果由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)贊助。

雖然早期的研究已經(jīng)研究了如何改進(jìn)碳納米管的生產(chǎn)方法以實(shí)現(xiàn)更高的均勻性，但Kumar的團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于以統(tǒng)計(jì)方式分析性能變化，從而使性能特征更加可估計(jì)。

“這種分析對(duì)于探索基于碳納米管網(wǎng)絡(luò)的電路的可靠性和穩(wěn)定性以及設(shè)計(jì)有助于減少各種電子應(yīng)用的電路性能變化的技術(shù)至關(guān)重要，”庫(kù)馬爾在佐治亞州研究生陳嘉璐的論文中寫(xiě)道。技術(shù)。

雖然一些碳納米管以與硅等半導(dǎo)體相同的方式導(dǎo)電，但某些碳納米管具有更類(lèi)似于金屬的導(dǎo)電性。后一種類(lèi)型稱(chēng)為金屬碳納米管。這種金屬碳納米管在網(wǎng)絡(luò)中的普遍存在與性能問(wèn)題有關(guān)。

該研究發(fā)現(xiàn)，金屬性碳納米管在具有短溝道的薄膜晶體管中引起的性能變化比具有長(zhǎng)溝道的薄膜晶體管更多，這意味著器件設(shè)計(jì)者可以通過(guò)使用具有更高濃度的長(zhǎng)溝道薄的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的性能。薄膜晶體管。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，只要納米管網(wǎng)絡(luò)密集，碳納米管長(zhǎng)度的變化似乎對(duì)性能的影響就會(huì)減小?！拔覀兊难芯拷Y(jié)果表明，薄膜晶體管的性能可變性可以通過(guò)相關(guān)參數(shù)的分布函數(shù)進(jìn)行重建，這將有助于我們創(chuàng)建更可靠的電路，以實(shí)現(xiàn)下一代低成本的柔性微電子，”Kumar說(shuō)。