211service.com
Pirmasis visų nanowire jutiklis
Kalifornijos universiteto Berklyje mokslininkai sukūrė pirmąjį integrinį grandyną, kuriame nanolaidai naudojami ir kaip jutikliai, ir kaip elektroniniai komponentai. Naudodama paprastą spausdinimo techniką, grupė sugebėjo sukurti didelius vienodų grandinių masyvus, kurie galėtų būti vaizdo jutikliai. Mūsų tikslas yra sukurti nanolaidinius jutiklius, kurie galėtų būti naudojami įvairiose srityse, sako Ali Javey , UC Berkeley elektros inžinerijos profesorius, kuris vadovavo tyrimui.
Išskirta kvadratu: Kalifornijos universiteto Berklio tyrėjai sugebėjo sukurti tvarkingą grandinės masyvą iš dviejų tipų mažyčių nanolaidelių, kurios gali veikti kaip optiniai jutikliai ir tranzistoriai. Kiekviena iš 13 x 20 masyvo grandinių veikia kaip vienas pikselis viso nanolaidinio vaizdo jutiklyje.
Nanolaideliai yra geri jutikliai, nes jų maži matmenys padidina jų jautrumą. Pavyzdžiui, nanolaidiniai šviesos jutikliai gali aptikti vos kelis fotonus. Tačiau, kad jutikliai būtų naudingi praktiniuose įrenginiuose, jie turi būti integruoti su elektronika, kuri gali sustiprinti ir apdoroti tokius mažus signalus. Tai buvo problema, nes jutikliams ir elektronikai naudojamos medžiagos negali būti lengvai surinktos ant to paties paviršiaus. Be to, buvo sunku rasti patikimą mažų nanolaidelių suderinimo būdą, kuris galėtų būti praktiškas dideliu mastu.
Berkeley grupės sukurtas spausdinimo metodas galėtų išspręsti abi problemas. Pirma, mokslininkai nusodina polimerą ant silicio pagrindo ir naudoja litografiją, kad išgraviruotų raštus, kur turėtų būti optinio jutimo nanolaideliai. Tada jie ant rašto atspausdina vieną kadmio selenido nanolaidelių sluoksnį; pašalinus polimerą, norimoje grandinės vietoje lieka tik nanolaideliai. Jie pakartoja procesą su antrojo tipo nanolaidais, kurie turi germanio šerdis ir silicio apvalkalus ir sudaro tranzistorių pagrindą. Galiausiai jie nudeda elektrodus, kad užbaigtų grandines.
Atspausdinti nanolaideliai pirmiausia auginami ant atskirų substratų, kuriuos mokslininkai prispaudžia ir slysta per silicį. Šio tipo nanolaidų perdavimas yra tinkamas laidus suderinti, sako Deli Vangas , Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius, kuris tyrime nedalyvavo. Kad prietaisas tinkamai veiktų, būtinas geras išlygiavimas, nes optinis signalas priklauso nuo šviesos poliarizacijos, kuri savo ruožtu priklauso nuo nanolaidelių orientacijos. Panašiai, norint gerai įjungti ir išjungti, tranzistoriams reikalingas aukštas išlyginimo lygis.
Kitas galimas spausdinimo metodo pranašumas yra tai, kad nanolaidai gali būti spausdinami ne tik ant silicio, bet ir ant popieriaus ar plastiko, sako Javey. Jis numato tokias programas kaip jutiklių juostos – ilgi spausdintų jutiklių, naudojamų oro kokybei tikrinti arba mažoms cheminių medžiagų koncentracijoms, vaidmenis. Kitas mūsų iššūkis yra sukurti belaidį komponentą, kuris perduotų signalus iš grandinės į centrinį procesorių, sako jis.
Tačiau kol kas mokslininkai pademonstravo šią techniką kaip būdą sukurti vaizdo jutiklį. Jie nupiešė nanolaidelius ant pagrindo, kad sudarytų 13 x 20 grandinių masyvą, kuriame kiekviena grandinė veikia kaip vienas pikselis. Kadmio selenido nanolaidai įeinančius fotonus paverčia elektronais, o du skirtingi germanio-silicio nanolaidų tranzistorių sluoksniai sustiprina gautą elektrinį signalą iki penkių dydžių. Tai rodo puikų nanolaidų pritaikymą integruotoje elektronikoje, sako Zhong Lin Wang , Georgia Tech nanostruktūrų apibūdinimo centro direktorius.
Padėjus įrenginį po halogenine šviesa ir išmatavus kiekvienos grandinės išėjimo srovę, grupė nustatė, kad apie 80 procentų grandinių sėkmingai užregistravo jas šviečiančios šviesos intensyvumą. Kitų 20 procentų gedimą Javey priskiria tokiems gamybos defektams, kaip sutrumpinti elektrodai ir klaidingi atspaudai, dėl kurių buvo prastas nanolaidų išlygiavimas. Jis pažymi, kad visas šias problemas galima išspręsti naudojant patobulintus gamybos metodus.
Tyrėjai taip pat planuoja sumažinti grandinę, kad pagerintų skiriamąją gebą ir jautrumą. Galų gale, sako Javey, jie nori, kad viskas grandinėje būtų spausdinama, įskaitant elektrodus ir kontaktus, o tai galėtų padėti dar labiau sumažinti išlaidas.