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科学家开创碳纳米管性能测量新方法

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文章出处:互联网 [2007/10/24]
责任编辑:上仪集团新闻中心
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       日前,科学家宣布他们对碳管内的电荷分布进行了测量,并发现其直径小于2纳米,这比人类的一缕头发细50,000倍。这项新颖的技术借助电子和声子交互作用为碳纳米管电学性能提供了一个详细的解释,与今天常规的硅晶体管相比,这一材料为更小、更快并且能耗更低的计算机芯片提供了基础。

  声子是原子内部震动产生的物质,能够确定材料的热性能和电导率。电子主要运送和产生电流。这两者都是材料的重要属性,它们可以用来传送电信号并执行计算。

  电子和声子的交互作用能够产生热量并且阻止计算机芯片内的电流。通过了解电子和声子在碳纳米管内的交互作用,研究人员已经找到一种更好的方式来衡量其是否适合作为未来计算机芯片内的电线和半导体。

  为了使碳纳米管能够在构建逻辑电路中发挥作用,科学家正在致力于展示它们的高速度,高堆积密度和低能耗,以确定它们潜在大规模生产的可行性。

  Phaedon Avouris博士表示:“纳米电子的成功将在很大程度上取决于纳米结构的特性和可再生能力,例如碳纳米管。采用这项技术,我们现在能够看到并了解单独的碳纳米管的本地电学性能。”

  到目前为止,研究人员已经能够建立优异性能的碳纳米管晶体管,但是也面临再生能力的挑战。碳纳米管对于环境影响非常敏感。例如,外来物质可修改碳纳米管的特性,从而影响电流和改变设备性能。这些交互作用是典型本地的,并且能够改变多种设备中一个集成电路,甚至一个单一纳米管的电子密度。

  在一个纳米管内测量本地电子密度变化,能更好地了解本地环境如何影响一个碳纳米管的电荷,进而制作出更多可靠的晶体管。因此,来自Yorktown Heights的IBM T.J. Watson研究中心的研究小组解决了这个测量问题具有重要意义。

  这一成果于2007年10月14日在线发布在Nature Nanotechnology期刊上。该小组监测了来自纳米管的光分散的颜色(Raman效应),并且发现光的颜色的细微变化符合纳米管内电子密度的变化。此项技术利用了原子运动和电子运动的交互作用,使电子密度的改变可以被反射在纳米管原子震动运动变化的频率上。

  2006年3月,研究人员实现了在一个单一的碳纳米管分子周围建立第一个完整的电子集成电路。

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