2008年7月24日
研究人员克服生产中的一个主要障碍从网络碳纳米管晶体管,一种技术,可以在塑料薄膜印刷电路应用包括柔性显示和电子皮肤覆盖整个飞机监控裂纹的形成。
这是两个柔性电路的照片创建使用碳纳米管研究普渡大学和伊利诺伊大学香槟分校。研究者们已经克服的主要障碍在生产晶体管从碳纳米管网络,一种技术,可以在塑料薄膜印刷电路应用包括柔性显示和电子皮肤覆盖整个飞机监控裂纹的形成。来源:伊利诺伊大学香槟分校
所谓“nanonet”技术,电路由大量碳纳米管随机重叠fishnet-like结构——已经受到一个关键缺陷:含有金属纳米管网络,引起短路。
发现解决这个问题通过削减nanonet成条状,防止短路,破坏金属纳米管的路径。
“这是一个基本推进纳米管电路是怎样制成的,”阿什拉夫Alam说,电气和计算机工程教授普渡大学。他正在与Kaushik罗伊,普渡大学的罗斯科·h·乔治电气和计算机工程教授和博士生Ninad Pimparkar Jaydeep p . Kulkarni。
厄巴纳伊利诺斯州大学的研究人员领导实验室研究构建电路,和普渡大学的研究开发和使用模拟和数学模型来设计电路和解释和分析数据。
详细结果将出现在《自然》杂志上的一篇论文里7月24日。纸是由普渡大学的工程师和伊利诺斯州大学的研究人员:约翰·a·罗杰斯教授创始人材料科学与工程、化学教授;亚博网站下载亚博老虎机网登录Moonsub垫片,Racheff助理教授材料科学与工程;亚博网站下载亚博老虎机网登录博士生清曹、Hoon-sik金王Congjun。
“这些发现表示顶点之间的协作努力的四年伊利诺斯州和普渡大学组织,”罗杰斯说。“工作建立了基本的科学知识,导致这个特殊的突破,使电路的能力。”
nanonets由微小的半导体气缸称为单壁碳纳米管。金属纳米管形成过程中不可避免地使碳纳米管。这些金属管在蜿蜒的线程联系在一起,最终在晶体管的宽度延伸,造成短路。
“其他研究者提出消除金属纳米管,”罗杰斯说。“相反,我们发现一个很好的方式就是将这些金属纳米管的效果没有消灭他们。”
研究人员创建了一个柔性电路包含超过100个晶体管,有史以来最大的nanonet生产和第一个演示nanonet电路工作,阿拉姆说。
“现在没有根本原因我们无法开发nanonet技术,”他说。“如果你能使一个灵活的和100个晶体管电路,你可以用10000或更多的晶体管电路。”
进步可以让研究人员用碳纳米管晶体管创建高性能、抗震的,轻量级的,灵活的以低成本集成电路,阿拉姆说。
nanonet技术的一个主要优势是,它可以在低温下产生,使晶体管在灵活的塑料薄膜,将熔体在高温下要求制造硅晶体管,他说。
可能的应用包括电子皮肤覆盖飞机和自动监测预警技术人员和防止裂缝的形成灾难性的失败。
这样shape-conforming电子不可能使用传统硅基电路,在刚性的晶圆制造或玻璃盘子。
“现在电子是平的,这限制了它们的效用,因为大多数对象在现实生活中不是平的,”罗伊说。
柔性显示可以集成到汽车挡风玻璃为司机提供信息。其他潜在应用包括“电子纸”,显示文本和图像,可以印在塑料薄膜太阳能电池和电视屏幕可以卷起的运输和存储。
“对这些类型的应用程序来说,制造商可能会打印,或邮票,电路到塑料薄膜上,像转动打印用于印刷报纸,“阿拉姆说。
传统的材料制成的平板电视包含晶体管电路称为多晶硅和非晶硅,不能灵活的应用程序中使用。亚博网站下载
Nanonet晶体管所谓macroelectronics承诺,因为它们最适合大型应用程序,但是这些晶体管可能不是适合微电子电路的要求,如在计算机芯片中,阿拉姆说。
纳米管是随机分布的,相互重叠像小针。如果nanonet面积足够大,重叠的金属纳米管最终将形成一个蜿蜒的字符串在整个晶体管,造成短路。但是如果设备分割成条状,这蜿蜒的路径点的金属杆切行单独的一条从另一个角度来看,防止短路。
金属纳米管约占三分之一的碳纳米管晶体管。由于碳纳米管是两倍多的金属管道,足够的存在,形成一个完整的电路。模型和模拟需要确切地告诉研究人员有多宽的条,金属管道的途径减少,但是碳纳米管完成他们的电路。
“普渡显示理论和仿真工作总有一种方法打破这种金属路径,还是半导电的碳纳米管路径完整,”阿拉姆说。”团队在伊利诺斯州和普渡不断提供关于为什么事情的见解工作以及如何做他们的工作方式更好的通过结合建模和实验的努力。”
每个nanonet晶体管由无数条纳米管,分离署名的蚀刻。线很容易创建标准的蚀刻过程在半导体行业中使用。
未来的研究可能包括工作重点学习碳纳米管电路的可靠性。
这项研究是由美国国家科学基金会资助计算纳米技术通过网络Birck纳米技术中心公园普渡的发现亚博老虎机网登录。伊利诺斯州的部分研究也由NSF资助和支持,美国能源部,摩托罗拉公司和大学的弗雷德里克·塞茨材料研究实验室、微量分析中心的材料和化学部门。亚博网站下载
研究人员使用计算机提供一个叫做nanoHUB的全球网络,网关,它提供一个基于互联网的科学计算机资源领域的研究和教育纳电子学和nano-biosystems nanoelectromechanical系统和他们亚博老虎机网登录的应用程序。
“这工作需要巨大的计算资源,因为这些都不是简单的计算,”阿拉姆说。
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