2008年7月24日
研究人员已经克服了用碳纳米管网络制造晶体管的主要障碍，这种技术可以在塑料片上印制电路，用于柔性显示器和覆盖整个飞机的电子外壳，以监测裂纹的形成。
这是普渡大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究中使用碳纳米管制作的柔性电路的两张照片。研究人员已经克服了用碳纳米管网络制造晶体管的主要障碍，这种技术可以在塑料片上印制电路，用于柔性显示器和覆盖整个飞机的电子外壳，以监测裂纹的形成。来源:伊利诺伊大学香槟分校
所谓的“纳米网”技术——由大量碳纳米管在鱼网状结构中随机重叠构成的电路——一直受到一个关键缺陷的困扰:该网络受到金属纳米管的污染，导致短路。
这一发现解决了这个问题，将纳米网切割成条状，通过打破金属纳米管的路径防止短路。
“这是纳米管电路制造方法的一个根本性进步，”加州理工学院电子与计算机工程教授阿什拉夫·阿拉姆(Ashraf Alam)说普渡大学．他与Kaushik Roy、普渡大学电气与计算机工程Roscoe H. George教授、博士生Ninad Pimparkar和Jaydeep P. Kulkarni一起工作。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at urbana - champae)的研究人员领导了建立电路的实验实验室研究，普渡大学领导了开发和使用设计电路、解释和分析数据所需的模拟和数学模型的研究。
研究结果将在7月24日发表在《自然》杂志上的一篇研究论文中详细阐述。这篇论文是由普渡大学的工程师和伊利诺伊大学的研究人员撰写的:材料科学与工程创始人、化学教授约翰·a·罗杰斯;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球Moonsub Shim, Racheff材料科学与工程助理教授;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球博士生曹青、金勋植和王从俊。
“这些发现代表了伊利诺斯州和普渡大学小组四年合作努力的成果，”罗杰斯说。“这项工作奠定了基础科学知识，导致了这一特殊的突破，并具备了制造电路的能力。”
纳米网是由称为单壁碳纳米管的微型半导体圆柱体构成的。在碳纳米管的制备过程中，不可避免地会形成金属纳米管。然后这些金属管以弯弯曲曲的线连接在一起，最终延伸到晶体管的宽度，导致短路。
“其他研究人员已经提出消除金属纳米管，”罗杰斯说。“相反，我们发现了一种非常好的方法，可以从本质上消除这些金属纳米管的影响，而不是实际上消除它们。”
阿拉姆说，研究人员创造了一个包含100多个晶体管的柔性电路，这是迄今为止生产的最大的纳米网，也是第一次演示了工作的纳米网电路。
“现在，我们没有根本的理由不能开发纳米网技术，”他说。“如果你能用100个晶体管制造一个柔性电路，那么你也可以用10000个或更多的晶体管制造电路。”
阿拉姆说，这一进展可能使研究人员能够使用碳纳米管晶体管，以低成本制造高性能、抗冲击、重量轻且灵活的集成电路。
他说，纳米网技术的一个关键优势是它可以在低温下生产，使晶体管被放置在可弯曲的塑料片上，这些塑料片在制造硅基晶体管所需的高温下会熔化。
可能的应用包括一种覆盖在飞机表面的电子皮肤，它可以自动监测裂缝的形成，向技术人员发出警报，防止灾难性故障的发生。
这种形状一致的电子产品不可能使用传统的硅基电路，这些电路是在刚性晶圆或玻璃板上制造的。
“现在电子产品是扁平的，这限制了它们的实用性，因为现实生活中的大多数物体都不是扁平的，”罗伊说。
柔性显示器可以集成到汽车挡风玻璃中，为驾驶员提供信息。其他潜在的应用包括显示文本和图像的“电子纸”，可以打印在塑料片上的太阳能电池，以及可以卷起来运输和储存的电视屏幕。
阿拉姆说:“对于这类应用，制造商可能会直接在塑料片上印刷电路，就像印刷报纸的卷对卷印刷一样。”
平板电视的传统电路包含由多晶硅或非晶硅材料制成的晶体管，这些材料不能用于柔性应用。欧洲杯足球竞彩
阿拉姆说，纳米网晶体管在所谓的宏观电子学中很有前途，因为它们最适合大规模应用，但这些晶体管可能不太适合微电子电路的要求，比如计算机芯片。
这些纳米管随机排列，并像细针一样相互重叠。如果纳米网的面积足够大，重叠的金属纳米管最终会在整个晶体管上形成蜿蜒的弦，导致短路。但如果将该装置分割成条状，金属棒的弯曲路径就会在条状与条状之间的连接处被切断，以防止短路。
金属纳米管约占晶体管中纳米管的三分之一。由于碳纳米管的数量是金属管的两倍，它们的数量足以形成一个完整的电路。需要模型和模拟来精确地告诉研究人员，金属管的路径被切断，而碳纳米管则完成了它们的回路。
阿拉姆说:“普渡大学的理论和模拟工作表明，总有一种方法可以打破金属路径，同时保持半导电碳纳米管路径的完整性。”“伊利诺伊大学和普渡大学的团队不断提供关于事物为什么会以这种方式工作，以及如何通过结合建模和实验努力使它们更好地工作的见解。”
每个纳米管晶体管由许多纳米管条组成，在适当的地方蚀刻出分离的线。这些线很容易用半导体工业中使用的标准蚀刻工艺创建。
未来的研究可能包括研究碳纳米管电路的可靠性。
这项研究由美国国家科学基金会通过位于普渡大学发现公园的伯克纳米技术中心的计算纳米技术网络资欧洲杯线上买球助。伊利诺斯州的部分研究也得到了美国国家科学基金会、美国能源部、摩托罗拉公司、该大学的Frederick Seitz材料研究实验室、材料微分析中心和化学系的资助和支持。欧洲杯足球竞彩
研究人员使用了一个名为nanoHUB的全球网络提供的计算机。nanoHUB是一个基于互联网的科学门户，为纳米电子学和纳米机电系统及其在纳米生物系统中的应用领域的研究和教育提供基于计算机的资源。欧洲杯线上买球
“这项工作需要巨大的计算资源，因为这些不是微不足道的计算，”阿拉姆说。
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