211service.com
Praktinė nanovamzdelių elektronika
Anglies nanovamzdeliai yra perspektyvi medžiaga kuriant ekrano valdymo grandines, nes jie yra efektyvesni už silicį ir gali būti išdėstyti ant lanksčių paviršių. Tačiau dar visai neseniai nanovamzdelių pavertimas tranzistoriais buvo kruopštus procesas. Dabar Pietų Kalifornijos universiteto mokslininkai pademonstravo didelius, funkcinius tranzistorių masyvus, pagamintus naudojant paprastus metodus iš santykinai nešvarių anglies nanovamzdelių partijų.
Nanovamzdelių masyvas: Šioje nuotraukoje parodyta trijų colių silicio plokštelė, padengta daugybe anglies nanovamzdelių tranzistorių. Nors šie tranzistoriai buvo pagaminti naudojant paprastus procesus kambario temperatūroje, jų veikimas yra pakankamai geras, kad būtų galima valdyti ekrano pikselius.
Kompiuterio ar televizoriaus ekrane, nesvarbu, ar tai skystųjų kristalų, ar plazmos, pikseliai yra valdomi kelių tranzistorių. Šiuolaikiniuose įrenginiuose šie tranzistoriai yra pagaminti iš silicio. Šių tranzistorių matricos turi būti gaminamos aukštoje temperatūroje ir vakuume, todėl jie yra labai brangūs, sakoma. Chongwu Zhou , USC elektrotechnikos docentas ir nanovamzdelių projekto tyrinėtojas.
Tranzistoriai taip pat buvo pagaminti iš anglies nanovamzdelių, tačiau tai taip pat kelia iššūkių. Daugelis žmonių naudoja vieną nanovamzdelį, kad sukurtų labai mažą, didelio našumo tranzistorių kompiuterių lustams, sako Zhou. Tačiau šis santykis vienas su vienu neveiks ekranuose, kuriuose didelis paviršius turi būti padengtas tranzistoriais. Jei vienam tranzistoriui naudosime vieną nanovamzdelį, išeiga niekada nebus pakankamai didelė, kad būtų galima gaminti didelius ekranus, sako jis. Zhou mano, kad jo požiūris išspręs šią problemą pagamindamas didesnius tranzistorius iš nanovamzdelių kilimėlių.
USC tyrėjai gamina didelius anglies nanovamzdelių tranzistorių masyvus, naudodami tirpalo apdorojimo būdus kambario temperatūroje. Pirmiausia jie įdeda silicio plokštelę į cheminę vonią, kad jos paviršius padengtų nanovamzdelius pritraukiančia chemine medžiaga, tada nuplauna likučius. Tada apdorota plokštelė panardinama į puslaidininkių anglies nanovamzdelių tirpalą, kurie pritraukiami prie jo paviršiaus. Vaflė, dabar padengta nanovamzdelių kilimu, vėl švariai nuplaunama. Norėdami pagaminti tranzistorius iš šios painios netvarkos, tyrėjai pasirinktose vietose padėjo metalinius elektrodus. Elektrodai nustato, kur yra kiekvienas tranzistorius, ir perneša elektronus į tarp jų esančius nanovamzdelius ir iš jų. Silicio sritys, esančios po kiekvienu įrenginiu, veikia kaip tranzistorių vartai. Iki šiol jie sukūrė įrenginio prototipą ant keturių colių silicio plokštelės ir naudojo jį paprastam organiniam šviesos diodo ekranui valdyti. Šis darbas aprašytas internete žurnale Nano raidės .
Kiti tyrėjai pagamino tranzistorius iš nanovamzdelių kilimų, naudodami tirpalų apdorojimą, tačiau šie projektai prasidėjo nuo laidžių ir puslaidininkių nanovamzdelių mišinių, todėl jų veikimas buvo labai prastas. O praėjusių metų pabaigoje IBM ir Šiaurės vakarų universiteto mokslininkai panaudojo labai išgrynintus puslaidininkius nanovamzdelius, kad sukurtų aukštesnės kokybės tranzistorių matricas, kuriose visi nanovamzdeliai išsirikiuoja beveik tiesiomis linijomis, o tai pagerina jų elektrines savybes.
USC darbo reikšmė yra ta, kad jis rodo, kad matricos, pagamintos tik iš 95 procentų nesulygiuotų puslaidininkių nanovamzdelių, vis dar turi pakankamai gerą ekranų našumą, sako Zhou.
Tai pirmas kartas, kai kas nors parodė tirpaluose dengtus, išgrynintus puslaidininkius vamzdelius aukštos kokybės tranzistoriams, sakoma. Džonas Rodžersas , Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius. Šis pasiekimas yra kelių perspektyvių metodų integravimas, siekiant parodyti visą elektronikos gamybos seką.
Dabar, kai jo grupė įrodė šių metodų įgyvendinamumą, Zhou sako, kad ji stengiasi sukurti tikrai integruotą organinį LED ekraną, kuris būtų lankstus ir skaidrus. Toks ekranas gali būti suvyniotas, kad tilptų į kišenę, arba pritvirtintas prie automobilio priekinio stiklo, kad būtų rodoma informacija vairuotojui. Pirmasis žingsnis yra standaus silicio pašalinimas. Kadangi nanovamzdeliai gali būti klojami kambario temperatūroje, USC mokslininkai gali juos pastatyti ant elektrai aktyvių plastikinių lakštų, kurie negali toleruoti aukštos temperatūros. Jie taip pat stengiasi pakeisti standžius metalinius elektrodus indžio alavo oksido danga – dažniausiai naudojama lanksti, skaidri elektrodų medžiaga. Jų prototipe organiniai LED pikseliai yra sujungti su tranzistorių matrica laidais; norėdami juos integruoti, jie turės sugalvoti metodus, kaip pastatyti šviesos diodus valdymo grandinės viršuje.
Zhou sako, kad kalbasi su ekranų įmonėmis apie šių metodų komercializavimą. Korėjos ekranų milžinė LG parodė susidomėjimą anglies nanovamzdelių elektronika, o IBM mokslininkai publikuoja šia tema. Tačiau vienintelė įmonė, kuri iki šiol išleido nanovamzdelių elektroninį gaminį, yra „Menlo Park“, Kalifornijos startuolis Unidimas , kuri gamina elektrodus iš medžiagos.
Šios srities mokslininkai jau daugelį metų kalba apie nanovamzdelių ekranus ir sulaikymą, sako Markas Hersamas Šiaurės Vakarų universitete, trūksta pakankamai daug puslaidininkių anglies nanovamzdelių. 2006 m. medžiagų mokslų profesorius Hersamas sukūrė paprastą nanovamzdelių valymo metodą, pagrįstą jų savybėmis, centrifuguojant juos muiluotame tirpale. Tada įkūrė įmonę, vadinosi NanoIntegris , kuri tiekia puslaidininkius nanovamzdelius grupėms, įskaitant Zhou's ir IBM tyrimų grupę. Naujai įkurta įmonė Kinijoje ir viena Japonijoje taip pat tiekia puslaidininkius nanovamzdelius, reikalingus ekranams valdyti skirtų tranzistorių matricoms gaminti.
Pasak Hersamo, tai tik laiko klausimas, kada įmonė išleis produktą, nesvarbu, ar jis pagamintas naudojant tokį metodą kaip Zhou, ar bet koks kitas metodas. Esu įsitikinęs, kad artimiausioje ateityje bus produktų rinkinys, sako Hersam. Svarbu pereiti nuo prototipų kūrimo prie rinkos.