211service.com
Ställer in på Nanotube Radio
Kolnanorör har länge varit en utmanare för framtida elektroniska enheter på grund av deras potential att skala ner storleken på komponenter och deras utmärkta elektroniska egenskaper. Men att bygga praktiska kretsar av kolnanorör har visat sig vara utmanande. Nu rapporterar forskare vid University of Illinois i Urbana-Champaign att de har gjort skalbar radiofrekvens analog elektronik där alla transistorbaserade enheter, inklusive antenner och förstärkare, är byggda av nanorörstransistorer.
Radiotransistor: Ett mikrofotografi visar en uppsättning av fyra nanorörstransistorer.
Målet är att etablera kolnanorör som en realistisk konkurrent med konventionell analog elektronik, säger John Rogers , professor i materialvetenskap och ingenjörskonst vid University of Illinois. Rogers hittade ett nytt sätt att göra transistorer med hjälp av parallella arrayer av nanorör. (Se Ett genombrott i nanorörstransistorer.) Som demonstration av förmågan att använda metoden inom elektronik har han gjort en radiomottagare av vilken var och en av de aktiva komponenterna är skapade av nanorör. För att testa elektroniken säger forskarna att de ställde in nanorörsradion till en kommersiell station i Baltimore för att höra trafikrapporten.
Det är ett mycket betydande framsteg, säger Peter Burke , chef för nanoteknologigruppen vid University of California, Irvine. De har kunnat göra den första radiofrekvensförstärkaren av nanorör.
Andra grupper har faktiskt redan visat användningen av enstaka nanorör i radiokretsar. (Se Världens minsta radio.) Det vi har gjort är lite annorlunda, säger Rogers. Den tidigare forskningen har involverat att använda ett enda kolnanorör för att fungera som en radiomottagare. I våra radioapparater är varenda aktiv komponent baserad på nanorör, ända fram till den punkt där hörlurarna ansluts, säger han.
Multimedia
Se en schematisk och elektromikrografi av tekniken.
Lyssna på en inspelning av radion med nanoradion.
Att använda enstaka nanorör på detta sätt skulle normalt inte vara genomförbart på grund av de relativt höga strömmar som används i analoga kretsar, såsom förstärkare. För att komma runt detta består Rogers nanotransistorer av arrayer av tusentals nanorör parallellt, på ett sådant sätt att de sprider strömmen samtidigt som de tillsammans beter sig som ett halvledarmaterial.
Rogers säger att tillverkningsmetoden som används för att bygga analogen lämpar sig för nuvarande tillverkningsprocesser. Med dessa arrayer kan vi bygga våra enheter, enhetsarrayer och integrerade kretsar i bearbetningssekvenser i waferskala som är helt kompatibla med etablerade metoder för att bygga halvledarenheter, säger Rogers.
En avgörande faktor för att göra dessa transistorer ligger i Rogers förmåga att odla kolnanorören i sådana enhetliga arrayer. Men genom att odla nanorören på ett enda kristallint kvartssubstrat, med hjälp av en standardprocess för kemisk ångavsättning, kunde Rogers och hans medarbetare tillverka inriktade arrayer som är helt parallella, säger han.
När arrayerna har vuxit fram tillverkar Rogers en transistor med hjälp av befintliga mönstertekniker för att lägga käll- och dräneringselektroder över båda ändarna av alla nanorör, och genom att placera en grind över deras samlade bredd. Från den punkten är processen precis som att göra kisel på isolatorenheter, säger Rogers.
När kiseltransistorer blir mindre blir inneboende begränsningar mer kritiska, säger man Alex Zettl , fysiker vid University of California, Berkeley. Nanorör som material är ett spännande alternativt material för att bilda extremt små, stabila transistorer, säger han.
Men medan det ursprungliga intresset för nanorör för elektronik låg i deras nanometerstorlek, har det funnits ett ökande intresse för deras användning för analoga elektroniska enheter, säger Burke. Det finns nu förutsägelser om att nanorör faktiskt kommer att överträffa konventionella analoga transistorer, säger han.
Rogers radio är relativt stor, där varje transistor består av tusentals kolnanorör. Men han säger att det finns gott om utrymme att skala ner dem, inte minst för att det är relativt stora luckor mellan några av nanorören. Så det borde gå att packa in dem tätare. Helst skulle du vilja att nanorören skulle sitta bredvid varandra, säger Rogers. Han och hans kollegor arbetar nu med att skapa integrerade kretsar som innehåller upp till 100 av dessa transistorer.