通用电气公司(General Electric Company)的中央研究机构通用电气全球研究(GE Global Research)宣布，开发出了世界上性能最好的由碳纳米管构建的二极管，这将使更小、更快、功能更强的电子设备成为可能。纳米二极管是有史以来最小的功能器件之一。 GE纳米技术高级技术项目在2004年7月5日版《应用物理快报》的封面故事中报道了这一发现。 二极管是构成晶体管、计算机芯片、传感器和发光二极管（LED）等电子设备基本构件的基本半导体设备。与传统二极管不同，通用电气的碳纳米管装置具有多种功能——作为一个二极管和两种不同类型的晶体管——这将使其能够发射和检测光。 “正如硅晶体管取代了旧的真空管技术，开启了电子时代，碳纳米管设备也将开启一个电子的新时代，”通用电气公司纳米技术高级技术负责人玛格丽特·布洛姆(Margaret Blohm)说。“我们对这一突破感到兴奋，我们渴望开始为通用电气业务开发新的应用程序。” 通用电气的突破性设备非常接近性能的理论极限。通过诺贝尔奖得主威廉·肖克利(William Shockley)开发的理想二极管方程测量，通用电气的新二极管具有非常接近于1的“理想因子”，这是二极管的最佳性能。 通用电气的一个可能应用是利用该设备制造具有无与伦比灵敏度的下一代高级传感器。例如，下一代安全应用中的传感器可以检测来自化学和生物危害的潜在恐怖主义威胁，即使它们的数量非常少。这将加强机场、办公楼和其他公共区域的安全。
碳纳米管二极管是由Jing Lee博士开发的，他是位于纽约Niskayuna的GE全球研究中心纳米技术高级技术项目的科学家。更多的研究正在进行中，以增强碳纳米管二极管并提高制造过程中的产量，但通用电气纳米技术研究人员认为，这一突破可能在计算、通信、电力电子和传感器等领域实现一系列重要的新应用。 技术细节 二极管通过连接p型和n型半导体材料形成。传统上，这些是通过向块体半导体中添加杂质或“掺杂剂”而产生的。但与传统半导体不同，目前还没有一种商业上可行的方法来掺杂碳纳米管。为了解决这个问题，GE使用电场来创建p和n区域。电场耦合是通过在纳米管下方制作的分裂栅电极实现的。两个共面栅极耦合到碳纳米管的两半部分。本质上，这相当于场效应晶体管，其中栅极分为两个独立可寻址的栅极。通过将一个栅极偏压为负电压，另一个栅极偏压为正电压，可以形成p-n结。由于掺杂不是固定的，二极管可以动态地将极性从p-n变为n-p二极管，反之亦然。此外，该器件还用作p沟道晶体管（两个栅极均为负偏置）或n沟道晶体管（两个栅极均为正偏置）。最后，碳纳米管的材料特性应该使该器件也能起到发光二极管的作用。 |