Сотрудники Нагойского университета (Япония) и Университета им. Аалто (Финляндия) изготовили высококачественные тонкоплёночные транзисторы на углеродных нанотрубках.

При создании таких устройств используются «сети» нанотрубок, причём последние могут иметь и металлические, и полупроводниковые свойства. Количественное соотношение разных типов наноструктур задаёт параметры транзистора: при увеличении доли металлических нанотрубок растёт подвижность носителей заряда, но падает отношение токов в открытом и закрытом состоянии. Обе эти характеристики важны, и разработчики давно — и пока безуспешно — пытаются найти удобный способ сортировки нанотрубок, который позволил бы чётко устанавливать параметры транзистора.

Предложенная авторами относительно простая методика решает часть этих проблем и даёт возможность изготавливать «сети» из прямых длинных (~10 мкм) нанотрубок, 30% которых демонстрируют металлические свойства. Важно, что нанотрубки образуют преимущественно Y-образные соединения с более низким, чем у крестообразных, сопротивлением.

Рис. 1. Модель транзистора и готовая гибкая интегральная схема (здесь и далее иллюстрации авторов работы).

На основе полученных тонких плёнок были изготовлены транзисторы, сочетающие высокую подвижность в 35 см²•В^-1•с^-1 с достойным отношением токов (около 6•10⁶). Эти значения превышают показатели других тонкоплёночных транзисторов на углеродных нанотрубках, аморфном кремнии и органических материалах и сравнимы с характеристиками транзисторов на поликристаллическом кремнии и оксиде цинка.

Новые транзисторы можно размещать на гибких и прозрачных пластиковых подложках. В отдельных экспериментах учёные создали гибкие интегральные схемы, реализовав на базе новой технологии кольцевые генераторы и D-триггеры.

Рис. 2. Сравнение характеристик новых транзисторов с другими тонкоплёночными устройствами.

Рис. 3. D-триггер на углеродных нанотрубках.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Dong-ming Sun, Marina Y. Timmermans, Ying Tian, Albert G. Nasibulin, Esko I. Kauppinen, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani & Yutaka Ohno Flexible high-performance carbon nanotube integrated circuits. – Nature Nanotechnology. – 2011; doi:10.1038/nnano.2011.1; Published online 06 February 2011.