單壁碳納米管分子內(nèi)部連接圖，左右兩端為金屬部分，中間為半導(dǎo)體超短通道。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
科技日報記者 劉霞
來自中國、日本、俄羅斯和澳大利亞的科學(xué)家組成的國際研究小組在最新一期《科學(xué)》雜志撰文指出，他們歷時5年，使用一種插入電子顯微鏡的獨特工具，制造出了一種超微型晶體管，其寬度僅為人類頭發(fā)絲寬度的1/25000。
在這項新研究中，科學(xué)家們首先朝一個碳納米管同時施加力和低電壓，加熱它直到外層管殼分離，留下單層納米管，從而制造出這種微型晶體管。研究人員解釋稱，熱量和應(yīng)變改變了納米管的“手性”，這意味著結(jié)合在一起形成納米管壁單原子層的碳原子被重新排列，結(jié)果讓碳納米管“變身”為晶體管。
用于開關(guān)和放大電子信號的晶體管是包括計算機在內(nèi)的所有電子設(shè)備的基礎(chǔ)元件。蘋果公司表示，為未來蘋果手機供電的芯片包含150億個晶體管。幾十年來，計算機行業(yè)一直致力于開發(fā)越來越小的晶體管，但將晶體管小型化到納米級是現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)和納米技術(shù)領(lǐng)域面臨的一大挑戰(zhàn)。
研究人員表示，他們或許可以借助碳納米管制造出節(jié)能的納米晶體管，以超越由硅制成的微處理器，但控制單個碳納米管的“手性”（決定了碳原子的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)）仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。在最新研究中，他們通過加熱和機械應(yīng)變改變了金屬納米管片段的局部“手性”，設(shè)計并制造了碳納米管分子內(nèi)晶體管。
最新研究負(fù)責(zé)人、昆士蘭大學(xué)材料科學(xué)中心聯(lián)合主任德米特里·戈爾伯格教授說：“我們證明，我們擁有操縱納米管分子特性來制造納米級電子器件的能力，為下一代先進計算設(shè)備所用微型晶體管的研制開辟了新途徑。”
研究人員強調(diào)稱，盡管最新方法不適用于微型晶體管的大規(guī)模生產(chǎn)，但展示了一種新的制造原理，并開辟了利用納米管的熱機械處理方法獲得具有所需特性的最小晶體管的新視野。
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