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IBM科學(xué)家開創(chuàng)碳納米管性能測(cè)量新方法

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來源:中關(guān)村在線 瀏覽:1161

      2007年10月18日,Yorktown Heights日前,IBM (NYSE:IBM)科學(xué)家宣布他們對(duì)碳管內(nèi)的電荷分布進(jìn)行了測(cè)量,并發(fā)現(xiàn)其直徑小于2納米,這比人類的一縷頭發(fā)細(xì)50,000倍。這項(xiàng)新穎的技術(shù)借助電子和聲子交互作用為碳納米管電學(xué)性能提供了一個(gè)詳細(xì)的解釋,與今天常規(guī)的硅晶體管相比,這一材料為更小、更快并且能耗更低的計(jì)算機(jī)芯片提供了基礎(chǔ)。

  聲子是原子內(nèi)部震動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì),能夠確定材料的熱性能和電導(dǎo)率。電子主要運(yùn)送和產(chǎn)生電流。這兩者都是材料的重要屬性,它們可以用來傳送電信號(hào)并執(zhí)行計(jì)算。

演示圖

  電子和聲子的交互作用能夠產(chǎn)生熱量并且阻止計(jì)算機(jī)芯片內(nèi)的電流。通過了解電子和聲子在碳納米管內(nèi)的交互作用,研究人員已經(jīng)找到一種更好的方式來衡量其是否適合作為未來計(jì)算機(jī)芯片內(nèi)的電線和半導(dǎo)體。
為了使碳納米管能夠在構(gòu)建邏輯電路中發(fā)揮作用,科學(xué)家正在致力于展示它們的高速度,高堆積密度和低能耗,以確定它們潛在大規(guī)模生產(chǎn)的可行性。

  IBM院士及IBM納米管研究負(fù)責(zé)人Phaedon Avouris博士表示:“納米電子的成功將在很大程度上取決于納米結(jié)構(gòu)的特性和可再生能力,例如碳納米管。采用這項(xiàng)技術(shù),我們現(xiàn)在能夠看到并了解單獨(dú)的碳納米管的本地電學(xué)性能?!?/FONT>

  到目前為止,研究人員已經(jīng)能夠建立優(yōu)異性能的碳納米管晶體管,但是也面臨再生能力的挑戰(zhàn)。碳納米管是對(duì)于環(huán)境影響非常敏感。例如,外來物質(zhì)可修改碳納米管的特性,從而影響電流和改變?cè)O(shè)備性能。這些交互作用是典型本地的,并且能夠改變多種設(shè)備中一個(gè)集成電路,甚至一個(gè)單一納米管的電子密度。

  在一個(gè)納米管內(nèi)測(cè)量本地電子密度變化,能更好地了解本地環(huán)境如何影響一個(gè)碳納米管的電荷,進(jìn)而制作出更多可靠的晶體管。因此,來自Yorktown Heights的IBM T.J. Watson研究中心的研究小組解決了這個(gè)測(cè)量問題具有重要意義。

  這一成果于2007年10月14日在線發(fā)布在Nature Nanotechnology期刊上。該小組監(jiān)測(cè)了來自納米管的光分散的顏色(Raman效應(yīng)),并且發(fā)現(xiàn)光的顏色的細(xì)微變化符合納米管內(nèi)電子密度的變化。此項(xiàng)技術(shù)利用了原子運(yùn)動(dòng)和電子運(yùn)動(dòng)的交互作用,使電子密度的改變可以被反射在納米管原子震動(dòng)運(yùn)動(dòng)變化的頻率上。

  2006年3月,IBM研究人員實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)單一的碳納米管分子周圍建立第一個(gè)完整的電子集成電路。

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