Углеродные нанотрубки пропускают электрический ток в два раза лучше, чем предполагалось

Исследователи из университета штата Иллинойс (University of Illinois) показали большое повышение в пропускании электрического тока углеродными нанотрубками – намного выше, чем это ранее предполагалось вероятным. Исследователи подвели полупроводниковые углеродные нанотрубки к лавинообразному процессу, в котором свободные электроны образуются в существенно большем количестве уровневых переходов.

Как мы знаем, что одностенные углеродные нанотрубки смогут пропускать токи плотностью до 100 раз выше, чем лучшие из известных металлов-проводников, к примеру, медь. Изучения, руководимые доктором наук электро и компьютерного приборостроения Эриком Попом (Eric Pop), продемонстрировали, что полупроводниковые нанотрубки смогут пропускать ток в два раза более высокой плотности.

В работе, результаты которой размещены в высококлассном издании Physical Review Letters, авторы определили, что в напряженных электрических полях (к примеру, 10 В/мкм) дырки и высокоэнергетические электроны смогут создавать дополнительные электрон-дырочные пары, что ведет к лавинообразному процессу роста потока свободных носителей. Наряду с этим ток скоро увеличивается , пока нанотрубка не разрушается.

Согласно точки зрения доктора наук Попа, крутое нарастание тока определяется всплеском лавинообразной ионизации – явлением, наблюдающимся в определенных видах полупроводниковых транзисторов и диодов в напряженных электрических полях, но в нанотрубках до этого не наблюдавшимся. Для железных нанотрубок среднеквадратичное значение предельного тока оценивалось в 25 микроампер, тогда как для полупроводниковых нанотрубок таких оценок не существовало. Теоретически, предполагали примерно такие же ограничения.

Для изучения эффектов, которые связаны с протеканием тока через нанотрубки, исследователи вырастили одностенные полупроводниковые нанотрубки, применяя способ химического напыления испарением. Для измерений применяли палладиевые электрические контакты. Опыты проводили в бескислородной среде.

На протяжении опытов было найдено, что при повышении напряженности электрического поля, нарастание величины тока, проходящего через нанотрубки, недалеко от 25 микроампер замедляется, а после этого быстро возрастает с повышением поля. Ученые довели ток через нанотрубки до значений порядка 40 микроампер, что в два раза превышает узнаваемые результаты.

При наложении на нанотрубки высоких электрических полей исследователи вводили свободные носители заряда в состояния возбужденных подуровней, фазы начала лавинообразного формирования новых пар носителей. «Лавинный процесс, что не отмечается в железных углеродных нанотрубках в силу широкой запрещенной территории, дает новые возможности трубкам с полупроводниковыми особенностями», – как говорит проф. Священик. – «Экспериментальные результаты показывают, что на базе полупроводниковых одностенных нанотрубок смогут быть созданы устройства с высоко-нелинейными чертями включения, диктуемыми параметрами лавинного процесса.

Финансирование работы было осуществлено Национальным Фондом научных изучений (National Science Foundation) и Национальным университетом технологии и стандартов (National Institute of Standards and Technology – NIST).

Использованы материалы Университета штата Иллинойс (University of Illinois at Urbana-Champaign)

Евгений Биргер

Случайные записи:

• Ситроникс подписал соглашение о передаче технологии производства микросхем с нормами 90 нм
• Сотрудничество лэти и фиоп роснано

В Академпарке представили технологию промышленного производства углеродных нанотрубок

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Углеродные нанотрубки могут вызывать рак

  Учёные из центра изучения воспалительных процессов университета Эдинбурга (Centre for Inflammation Research, University of Edinburgh) поняли, что…

• Мы давно вдыхаем углеродные нанотрубки?

  Выясняется, мы довольно часто видимся с углеродными наноструктурами в обыденной жизни. Наряду с этим, как продемонстрировали изучения американских…

• Наноманипулятор типа рука робота хватает углеродные нанотрубки

  Нанороботы, резво манипулирующие нанотрубками, фуллеренами, выстраивая из них быстродействующие компьютеры и фабрикаторы – одно из самых заветных жажд…

• Транзистор из углеродной нанотрубки обеспечит взаимодействие человека и машины

  Ученые сконструировали гибридный бионаноэлектронный транзистор, что питается от молекулы АТФ, либо аденозинтрифосфата, источника энергии живых клеток….