新型碳納米管的薄膜晶體管開發(fā)成功

20年時間能做什么？它足以讓人從幼嬰走到青年，也足以讓電子顯微鏡下觀察到的一種中空碳纖維，發(fā)育成為性能優(yōu)異的新型功能材料和結(jié)構(gòu)材料。碳納米管1991年首次被日本NEC公司發(fā)現(xiàn)后，其獨(dú)特的金屬和半導(dǎo)體導(dǎo)電性、極高的機(jī)械強(qiáng)度和較強(qiáng)的微波吸收能力等，立即受到物理、化學(xué)、材料學(xué)界和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)力追捧。《自然·納米技術(shù)》推介的這種薄膜晶體管，今天再次讓我們感知了一位生龍活虎的小伙子體內(nèi)蘊(yùn)藏著的無限潛能。

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)2月17日（北京時間）報道，最近，科學(xué)家研制出了金屬性和半導(dǎo)體性之間平衡達(dá)到最優(yōu)化的新式碳納米管，并使用這種納米管制造出了薄膜晶體管（TFT），未來有望研制出諸如電子書和電子標(biāo)簽等高性能、透明的柔性設(shè)備。

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　　日本名古屋大學(xué)的科學(xué)家孫東明（音譯）和同事以及芬蘭阿爾托大學(xué)科學(xué)家在最新一期《自然·納米技術(shù)》雜志上，介紹了用這種新碳納米管制造薄膜晶體管和柔性集成電路的研究。 123456

　　碳納米管的電子屬性可以分為金屬性和半導(dǎo)體性兩種，且這兩種屬性的碳納米管相互“粘連”成繩索狀或束狀，這時金屬性比半導(dǎo)體性還要強(qiáng)，而只有半導(dǎo)體性的納米管才可用作晶體管，這就使碳納米管的用途大打折扣。盡管金屬性可增加晶體管載荷子的運(yùn)動能力，但它也能降低晶體管的開關(guān)頻率。 內(nèi)容來自123456

　　最新研究中，科學(xué)家研發(fā)出了一種制造碳納米管的新方式，讓納米管的金屬性和半導(dǎo)體性之間的平衡達(dá)到了最優(yōu)化。新納米管網(wǎng)絡(luò)中包含有直的、相對較長（10微米）的納米管（其中30%是金屬），而且，新網(wǎng)絡(luò)的納米管之間Y形接口比X形接口多，其電阻也更低。

　　科學(xué)家使用這種新納米管網(wǎng)絡(luò)制造出了薄膜晶體管，與以前的納米晶體管相比，新晶體管的載荷子運(yùn)動能力和開關(guān)頻率都很高。研究人員表示，運(yùn)動能力高主要得益于納米管網(wǎng)絡(luò)獨(dú)特的形態(tài)；開關(guān)頻率高則源于構(gòu)造過程可以控制金屬納米管的密度，使其密度更低。

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　　科學(xué)家還制造出了能處理順序邏輯的集成電路，這是迄今為止首個基于碳納米管的順序邏輯集成電路。在該電路中，輸出值不僅取決于當(dāng)前的輸入值，也取決于歷史輸入值，這使其具有存儲或者記憶能力。

　　該研究的聯(lián)合作者、名古屋大學(xué)教授大野裕表示，通過讓制造過程規(guī)模化并使用改進(jìn)后的印刷技術(shù)，科學(xué)家可以使用這些基于納米管的薄膜晶體管，制造出廉價的柔性電子產(chǎn)品，比如智能手機(jī)和電子紙等。并有望在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

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