211service.com
Circuits schrijven op grafeen
Met behulp van een verwarmde punt van een atoomkrachtmicroscoop hebben onderzoekers geleidende patronen op nanoschaal getekend op isolerend grafeenoxide. Deze eenvoudige truc om de geleidbaarheid van grafeenoxide te regelen, zou de weg kunnen banen voor het etsen van elektronische circuits in het koolstofmateriaal, een belangrijke stap vooruit in de richting van snelle, energiezuinige en mogelijk goedkopere computerprocessors.
Hete draad: Een AFM-punt verwarmd tot meer dan 150 ° C kan een isolerend grafeenoxide-oppervlak etsen om dunne geleidende draden op nanoschaal te creëren.
Grafeen, een atoomdikke koolstofplaat, is een veelbelovende vervanging voor silicium in elektronische circuits, omdat het elektronen veel sneller transporteert. IBM-onderzoekers hebben al transistors, de bouwstenen van elektronische schakelingen, gemaakt met grafeen dat 10 keer sneller werkt dan hun siliciumtegenhangers. Maar om deze transistors te maken, moeten onderzoekers eerst de elektronische eigenschappen van het grafeen veranderen door het in dunne linten te knippen, die vervolgens in apparaten worden verwerkt. Onderzoekers hebben deze nanolinten gemaakt met lithografie, met op chemische oplossingen gebaseerde processen, of door koolstofnanobuisjes open te ritsen.
in het nieuwe Wetenschap paper schrijven onderzoekers van het Georgia Institute of Technology en het U.S. Naval Research Laboratory in plaats daarvan dergelijke nanoribbons op een oppervlak in plaats van grafeen te snijden. De onderzoekers beginnen met een grafeenoxidevel, dat geen elektrische stroom geleidt. Wanneer ze een AFM-punt verwarmd tot tussen 150 ° C en 1060 ° C over het vel trekken, worden zuurstofatomen afgeworpen op de plekken die de punt raakt. Dit laat lijnen van bijna puur grafeen achter die 10.000 keer meer geleidend zijn dan het omringende grafeenoxide.
Het is een snelle, reproduceerbare techniek, het is in één stap, het is eenvoudig, zegt Paul Sheehan, die het werk leidde bij de Maritiem onderzoekslaboratorium . In plaats van resist neer te leggen en grafeen op verschillende manieren te snijden, kun je lokale warmte gebruiken en de lijnen precies schrijven waar je ze wilt hebben. Sheehan zegt dat een reeks van duizenden AFM-tips tegelijkertijd circuits op grafeenoxide kunnen schetsen.
Lithografische methoden om nanolinten te maken zijn omslachtig en duur, zegt Jing Guo , een professor in elektrische en computertechniek aan de Universiteit van Florida in Gainesville. Deze methoden kunnen ook linten met ruwe randen creëren, die de elektronische eigenschappen van grafeen beïnvloeden en resulteren in transistors van lage kwaliteit. Dit is een nieuwe manier om [nanoribbons te maken] die heel eenvoudig en betrouwbaar is en mogelijk schaalbaar tot op grote schaal, zegt hij. Je hebt eigenlijk een papier en neemt een potlood om het te krassen, en je hebt een heel smal lijntje.
De onderzoekers schreven lijnen zo smal als 12 nanometer breed en met snelheden tot 0,1 millimeter per seconde. De schrijfsnelheid nam toe met de temperatuur. Het is opwindend om te zien dat deze conversie op nanoschaal kan worden gedaan en gecontroleerd, zegt Yu-Ming Lin , een onderzoeker op nanoschaal op het gebied van wetenschap en technologie bij IBM's Watson Research Center in Yorktown Heights, NY. Dit is een belangrijke stap voor op grafeen gebaseerde [elektronica].
Beginnen met grafeenoxidevellen in plaats van grafeen is gemakkelijker en goedkoper, zegt Elisa Riedo , een natuurkundeprofessor aan Georgia Tech die het werk met Sheehan leidde. Ongerepte grafeenvellen worden meestal verkregen door vlokken mechanisch te scheiden van grafiet of door grafeen te laten groeien op siliciumcarbidewafels van 2 inch. Grafeenoxide was in grote gebieden goedkoper te produceren dan grafeen, zegt Riedo. Het is een andere weg om bij grafeen te komen.
De onderzoekers zijn van plan om transistors te maken met hun techniek, maar ze hebben misschien eerst extra verwerking nodig, zegt Yanwu Zhu , een grafeenonderzoeker aan de Universiteit van Texas in Austin. Om te beginnen zullen ze een manier moeten vinden om grafeenoxideresten van de geleidende linten te verwijderen.