211service.com
Skrivekredsløb på grafen
Ved hjælp af en opvarmet atomkraftmikroskopspids har forskere tegnet ledende mønstre i nanoskala på isolerende grafenoxid. Dette enkle trick til at kontrollere grafenoxids ledningsevne kunne bane vejen for at ætse elektroniske kredsløb ind i kulstofmaterialet, et vigtigt fremskridt i retning af højhastigheds-, laveffekt- og potentielt billigere computerprocessorer.
Kortslutte: En AFM-spids opvarmet til over 150 °C kan ætse en isolerende grafenoxidoverflade for at skabe tynde ledende nanoskala ledninger.
Grafen, et atomtykt kulstofark, er en lovende erstatning for silicium i elektroniske kredsløb, da det transporterer elektroner meget hurtigere. IBM-forskere har allerede lavet transistorer, byggestenene i elektroniske kredsløb, med grafen, der arbejder 10 gange hurtigere end deres silicium-modstykker. Men for at lave disse transistorer skal forskerne først ændre grafenens elektroniske egenskaber ved at skære den i tynde bånd, som derefter inkorporeres i enheder. Forskere har lavet disse nanobånd med litografi, med kemiske opløsningsbaserede processer eller ved at pakke kulstofnanorør ud.
I det nye Videnskab papir, skriver forskere ved Georgia Institute of Technology og U.S. Naval Research Laboratory i stedet sådanne nanobånd på en overflade i stedet for at skære grafen. Forskerne starter med en grafenoxidplade, som ikke leder elektrisk strøm. Når de trækker en AFM-spids opvarmet til mellem 150 °C og 1060 °C hen over arket, udskilles iltatomer på de steder, som spidsen rører ved. Dette efterlader linjer af næsten ren grafen, der er 10.000 gange mere ledende end det omgivende grafenoxid.
Det er en hurtig, reproducerbar teknik, den er et-trins, den er enkel, siger Paul Sheehan, der ledede arbejdet på Søværnets Forskningslaboratorium . I stedet for at lægge resist ned og forsøge at skære grafen på forskellige måder, kan du bruge lokal varme og skrive linjerne præcis, hvor du vil have dem. Sheehan siger, at en række tusinder af AFM-tips kunne skitsere kredsløb på grafenoxid på samme tid.
Litografiske metoder til at lave nanobånd er besværlige og dyre, siger Jing Guo , en elektrisk og computeringeniør professor ved University of Florida i Gainesville. Disse metoder kan også skabe bånd med ru kanter, som påvirker grafens elektroniske egenskaber og resulterer i transistorer af lav kvalitet. Dette er en ny måde at [lave nanobånd], som er meget enkel og pålidelig og potentielt skalerbar til stor skala, siger han. Du har stort set et papir og tager en blyant for at ridse det, og du har en meget smal streg.
Forskerne skrev linjer så smalle som 12 nanometer på tværs og med hastigheder på op til 0,1 millimeter i sekundet. Skrivehastigheden steg med temperaturen. Det er spændende at se, at denne konvertering kan udføres og styres på nanoskala, siger Yu-Ming Lin , en nanoskala videnskabs- og teknologigruppeforsker ved IBMs Watson Research Center i Yorktown Heights, NY. Dette er et vigtigt skridt for grafen-baseret [elektronik].
At begynde med grafenoxidplader i stedet for grafen er nemmere og billigere, siger Elisa Riedo , en fysikprofessor ved Georgia Tech, der ledede arbejdet med Sheehan. Uberørte grafenplader opnås typisk ved mekanisk at adskille flager fra grafit eller ved at dyrke grafen på to-tommers siliciumcarbidskiver. Grafenoxid var billigere at producere i store områder sammenlignet med grafen, siger Riedo. Det er en anden vej at nå frem til grafen.
Forskerne planlægger at lave transistorer ved hjælp af deres teknik, men de har muligvis brug for yderligere behandling først, siger Yanwu Zhu , en grafenforsker ved University of Texas i Austin. For det første bliver de nødt til at finde en måde at fjerne grafenoxidrester fra de ledende bånd.