Новий метод пайки дозволить виробляти транзистори з вуглецевих нанотрубок для гнучкої електроніки
Дослідники з університету Іллінойсу розробили новий досить простий і недорогий метод з'єднання шляхом пайки вуглецевих нанотрубок, які є занадто малими для того, щоб їх можна було спаяти навіть найменшим паяльником в світі. Такий метод з'єднання дозволить виготовляти транзистори не з кремнію, а повністю з вуглецевих нанотрубок, які дуже міцні та гнучкі, що, в свою чергу, дозволить розташовувати їх на поверхні тонких і пластичних пластикових листів, що використовуються у виробництві дешевої гнучкої електроніки і гнучких дисплеїв.
Самі по собі вуглецеві нанотрубки є чудовими провідниками електричного струму, проблеми з електричною провідністю починаються, коли вуглецеву нанотрубку намагаються з'єднати з іншого нанотрубкой, з кремнієвими або металевими частинами напівпровідникових чіпів. Поганий електричний контакт у місці з'єднання збільшує його перехідний опір і істотно погіршує характеристики транзисторів, виготовлених з нанотрубок. C звичайними електричними провідниками проблему контактів обходять просто спаюючи їх один з одним, але як можна спаяти крихітні нанотрубки, які можна побачити тільки під мікроскопом, та й то не під кожним?
"Мені прийшла ідея, що нанотрубки можна спаяти шляхом їх нагрівання при пропущенні через них електричного струму" - розповідає Джозеф Лидинг (Joseph Lyding), професор електротехніки з університету Іллінойсу, - "Точно такий же процес відбувається в разі поганого контакту в звичайній проводці, де виникають точки, нагріті до високої температури. В нашому випадку ми використовуємо цю високу температуру в таких точках для ініціації та прискорення певної хімічної реакції, в ході якої з реактиву виділяється чистий метал, надійно спаивающий нанотрубки між собою".
Розроблений вченими процес досить простий, в чому легко переконатися, переглянувши нижче представлений відеоролик. Він триває протягом кількох секунд і поліпшує електричну провідність ланцюгів з вуглецевих нанотрубок на кілька порядків. Поки що розроблений процес добре підходить для створення великих ланцюгів з нанотрубок, але в найближчому майбутньому він буде адаптований для роботи індивідуально з кожним пристроєм, зробленим з єдиною нанотрубки.
"Найближчим часом ми плануємо включити у нашу технологію пайки процес хімічного осадження з пароподібної фази (сhemical vapor deposition, CVD)" - розповідає професор Лидинг, - "Технології, які реалізують такі процеси добре опрацьовані і вже використовуються в досить широких масштабах. Використовуючи переваги, які нам дає процес CVD, ми зможемо вибірково з'єднувати окремі нанотрубки в транзистори, а потім з'єднувати ці транзистори в більш масштабні електронні схеми. Все це обіцяє бути швидким і недорогим процесом".
"Наш метод легко реалізувати за допомогою наявного технологічного обладнання, що дозволить створювати комп'ютерні напівпровідникові чіпи з вельми складною струтурой" - пояснює професор Лидинг, - "Ми прогнозуємо, що почала практичного застосування розробленого нами процесу пайки нанотрубок можна очікувати протягом одного-трьох наступних років".