بهبود ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله‌های کربنی

محققان دانشگاه استنفورد نشان دادند که می‌توان خواص الکترونیکی ترانزیستورهای شبکه‌ای نانولوله‌های کربنی را به‌صورت دائمی تغییر داد.

محققان دانشگاه استنفورد نشان دادند که می‌توان خواص الکترونیکی ترانزیستورهای شبکه‌ای نانولوله‌های کربنی را به‌صورت دائمی تغییر داد. این کار با اتصال نانولوله به یک تک‌لایه‌ی خودآرا صورت می‌گیرد. این روش راه جدیدی برای تنظیم رفتارهای فیلم‌های نانولوله‌ای مجتمع بوده، منجر به عملکرد بهتر و قابل اعتمادتر ترانزیستورها‌ می‌شود.
رسوب دادن فیلم‌های نانولوله‌های کربنی روی بسیاری از بسترهای محلول، کار بسیار دشواری است. باو و همکارانش موفق شدند این مشکل را با استفاده از روش خشکی حل کنند و فیلم را روی یک بستر تک‌لایه‌ی خودآرا ایجاد کنند. به اعتقاد باو این یک روش ایده‌آل محسوب می‌شود، زیرا با آن می‌توان مطمئن بود که نانولوله‌های کربنی بدون اینکه آلودگی داشته باشند، به‌صورت ایستاده روی سطح قرار دارند، در ضمن این یک روش سریع، تک‌مرحله‌ای و تکرارپذیر است.
سطحی که به‌عنوان بستر برای نانولوله‌ها استفاده می‌شود، حاوی یک سطح تک‌لایه‌ی خودآرا و دارای گروه‌های عاملی متصل‌شونده به نانولوله‌های کربنی است. گروه تحقیقاتی باو از تک‌لایه‌های خودآرایی با گروه‌های عاملی متنوع استفاده کردند. از آنجا که این گروه‌های عاملی نسبت به محیط اطرافشان بسیار حساس هستند، با نانولوله‌های کربنی برهم‌کنش می‌دهند. انتقال بار موجود میان گروه‌های عاملی و نانولوله‌ها بر اساس خواص دهندگی یا گیرندگی الکترون اتفاق می‌افتد.
برای درک بهتر چگونگی تأثیر شیمی سطح روی خواص الکتریکی نانولوله‌های کربنی، محققان نانولوله‌های کربنی را روی سطوح مختلفی قرار داده، ترانزیستورهای متفاوتی ساختند، سپس به مقایسه‌ی شاخص‌هایی نظیر ولتاژ حد، نسبت روشن/خاموش و پویایی در این ساختارها پرداختند. آنها دریافتند استفاده از تک‌لایه‌های ۱۱-bromoundecyltrimethoxysilane (BTS) ، شاخص پویایی و Ion(average on-current)) را در آنها افزایش می‌دهد. به عقیده‌ی محققان دلیل این مسئله احتمالاً به خاصیت گیرندگی الکترون گروه‌های بروم که با نانولوله‌های کربنی برهم‌کنش دارد، مربوط می شود.
باو معتقد است که با اصلاح شیمی سطح یک لایه دی‌الکتریک، توانسته خواص الکترونیکی فیلم‌های نانولوله‌های کربنی را به‌صورت دائمی تغییر دهد. با این کار می‌توان ادوات جدیدی مانند حسگرها و مدارات منطقی را طراحی کرد.
هم‌اکنون محققان در حال بررسی چگونگی تأثیر شیمی سطح روی پاسخ حسگری ادوات نانولوله‌های کربنی هستند. باو می‌گوید:ما پیش از این نشان دادیم که نانولوله‌های کربنی حسگرهای مؤثری هستند و همینک می‌توانیم با استفاده از برهم‌کنش موجود میان نانولوله‌های کربنی و تک‌لایه‌های خودآرای مختلف، دستگاه‌هایی با عملکرد بسیار ویژه بسازیم.