تاثیر وضعیت نانولوله‌های کربنی روی عملکرد ترانزیستورها

پژوهشگران دانشگاه ایلینویز به مطالعاتی پرداختند که در آن به بررسی تاثیر نوسانات نانولوله‌های کربنی تک جداره روی عملکرد ترانزیستورهای ساخته شده از این نانولوله‌ها پرداخته می‌شود. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که عملکرد دستگاه‌ها بستگی به این دارد که تغییر قطر نانولوله‌های پراکنده شده در سطح ترانزیستور چگونه است.

پژوهشگران دانشگاه ایلینویز به مطالعاتی پرداختند که در آن به بررسی تاثیر
نوسانات نانولوله‌های کربنی تک جداره روی عملکرد ترانزیستورهای ساخته شده
از این نانولوله‌ها پرداخته می‌شود. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که عملکرد
دستگاه‌ها بستگی به این دارد که تغییر قطر نانولوله‌های پراکنده شده در سطح
ترانزیستور چگونه است. این عملکرد را می‌توان با اصلاح فرآیند رشد و خالص
سازی نانولوله‌ها، بهبود داد.

جان روگر رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید بهترین و تنها راه استفاده از
نانولوله‌ها در ترانزیستورهای با کیفیت بالا، استفاده از آنها به‌صورت افقی
و تراز شده است. هرچند در حال حاضر ما می‌توانیم با چنین پیکربندی نانولوله‌ها
را رشد دهیم اما برای رسیدن به چیدمان ایده‌آل، باید روی این فرآیند کنترل
داشت تا قطر و دانسیته مناسب برای این کار فراهم آید. در این پروژه ما به‌صورت
سیستماتیک نشان دادیم که چگونه قطرهای مختلف و دانسیته‌های متفاوت می‌تواند
روی عملکرد ترانزیستورها تاثیرگذار باشد.

 
نانولوله‌های کربنی تک جداره از ورقه‌های کربنی به ضخامت یک اتم ساخته می‌شوند که
شبکه اتم‌ها در آن به‌صورت لانه زنبوری است. جهت‌گیری این شبکه‌ها نسبت به محور
اصلی تعیین کننده این است که خواص الکتریکی نانولوله چگونه است، آیا نانولوله فلزی
است یا نیمه‌هادی.

آرایه‌های تراز شده نانولوله‌های کربنی تک جداره برای استفاده از حسگرها و
ترانزیستورهای با عملکرد بالا بسیار ایده‌آل هستند، دلیل این امر مساحت سطحی بالا و
خواص انتقال بار عالی در این ساختارها است که موجب می‌شود بار با سرعت بالایی در
حدود ۱۰۴ cm2/Vs-1 حرکت کند. با وجود چنین ویژگی عالی، آرایه‌های نانولوله‌های
کربنی تک جداره تراز شده دارای ترکیبی از نانولوله‌های فلزی و نیمه‌هادی است که
دارای قطرهای مختلف و دانسیته‌های منطقه‌ای متفاوتی است. این موضوع موجب می‌شود تا
خواص الکترونیکی این آرایه تغییر کرده و کنترل آنها دشوار شود.

درک این تغییر رفتار موجب شده تا دانشمندان نیازمند اندازه‌گیری‌هایی روی این
ساختارها باشند تا بفهمند کجا این غیریکنواختی وجود دارد، چنین کاری ساده نیست.

محققان میزان تغییر پارامترهای عملکردی مختلف نظیر جریان و ولتاژ حد را در ادوات
حاوی این نانولوله‌ها اندازه‌گیری کردند. انحراف از مقادیر نظری بیانگر این حقیقت
است که قطر و دانسیته نانولوله‌های کربنی قرارگرفته روی زیرلایه متغییر می‌باشد.
برای تعیین این قطر و دانسیته از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) استفاده شد.

در حال حاضر محققان به‌دنبال راه‌هایی برای خالص سازی آرایه نانولوله‌های کربنی
هستند. نتایج این تحقیق در نشریه Journal of Applied Physics به چاپ رسیده است.