新方法將推動碳納米管成為未來超微計算機芯片內(nèi)部的半導(dǎo)體和金屬線。
日前，IBM公司的科學(xué)家宣布他們對碳管內(nèi)的電荷分布進(jìn)行了測量，并發(fā)現(xiàn)其直徑小于2納米，僅相當(dāng)于人類頭發(fā)直徑的5萬分之一。這項新穎的技術(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算機芯片提供了基礎(chǔ)。
專家指出，聲子是原子內(nèi)部振動產(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并執(zhí)行計算。
電子和聲子的交互作用能夠產(chǎn)生熱量并且阻止計算機芯片內(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算機芯片內(nèi)的電線和半導(dǎo)體。
為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。采用這項技術(shù)，我們現(xiàn)在能夠看到并了解單獨的碳納米管的本地電學(xué)性能。”
到目前為止，研究人員已經(jīng)能夠建立性能優(yōu)異的碳納米管晶體管，但是也面臨再生能力的挑戰(zhàn)。碳納米管對于環(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設(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)備中一個集成電路，甚至一個單一納米管的電子密度。
在一個納米管內(nèi)測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IBM T.J. Watson研究中心的研究小組解決這個測量問題具有重要意義。
這一成果近日在線發(fā)布在《自然—納米技術(shù)》上。該小組監(jiān)測了來自納米管的光分散的顏色（Raman效應(yīng)），并且發(fā)現(xiàn)光顏色的細(xì)微變化符合納米管內(nèi)電子密度的變化。此項技術(shù)利用了原子運動和電子運動的交互作用，使電子密度的改變可以被反射到納米管原子振動運動變化的頻率上。
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