Техника - молодёжи 2011-06, страница 9

XXI - век нано

■ .011 №06 ТМ

Нанотрубки из академии

Процессы синтеза фуллеренов и нанотрубок давно и хорошо изучены. И всё же недавно здесь удалось сказать новое слово российским учёным, работающим в Институте прикладной механики РАН. В лаборатории, руководимой доктором химических наук, профессором Сергеем Михайловичем Никитиным, разработан новый метод производства углеродных нанотрубок (УНТ) и оборудование для него.

Непрерывный синтез УНТ при каталитическом разложении ацетилена проводится в химическом реакторе с вращающейся печью. Газовая смесь и частицы железо-нике-левого катализатора подаются постоянными потоками с противоположных его концов. Вывод продуктов синте

за также происходит непрерывно. Благодаря равномерному и регулируемому по интенсивности перемешиванию ингредиентов в процессе химической реакции, учёным удалось добиться однородности её параметров в объёме реактора. Это позволило резко улучшить качество синтезированных УНТ.

Вращающийся реактор гораздо эффективнее своих загружаемых «коллег». На полезный продукт идёт 40% поступающего в него газа, в обычных реакторах - около 10%. Вся установка размером с пару офисных столов легко размещается в небольшой комнате. При всей непритязательности её внешнего вида, она имеет производительность около 1 т УНТ за год. И это при том, что общемировой объём их производства не превышает тысячи тонн.

Сегодня учёными создан работающий образец реактора, годный к серийному производству; он был с успехом продемонстрирован на Третьем российском международном форуме нанотехнологий. Реактор может быть модифицирован для синтеза и других углеродных наноматериалов. С учётом уже существующих производств десятки таких реакторов вполне могут покрыть сегодняшние потребности отечественных исследовательских лабораторий и инновационных предприятий, нуждающихся в современных углеродных материалах высокого качества.

Графен ставит рекорды

В новом варианте графенового транзистора учёным из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе удалось довести граничную частоту, на которой коэффициент усиления по току снижается до единицы, до 300 ГГц. Для сравнения: транзисторы на основе дорогих полупроводников - фосфида индия или арсенида галлия - имеют аналогичные характеристики, а лучшие образцы кремниевых полевых МОП-транзисторов сравнимых размеров показывают результаты примерно в два раза хуже. МОП-транзисторы сегодня изготавливаются по технологии самосовмещённого затвора: затвор используется в качестве маски при формировании стока и истока, вследствие чего точность позиционирования элементов увеличивается. При работе с графеном по такой методике в его структуре появляются дефекты, резко ухудшающие характеристики транзистора.

Авторы модифицировали технологию, сформировав затвор с помощью нанопровода из силицида кобальта с тонкой изолирующей оболочкой из оксида алюминия. Эта структура помещалась на графеновый лист, после чего часть оксидного слоя снималась, чтобы обеспечить контакт между проводящей сердцевиной и тонкими слоями золота и титана, которые покрывали один конец провода. Слева и справа размещались сток и исток, тоже из золота и титана. Всё это покрывалось слоем платины толщиной в 10 нм, который естественным образом разрывался у краёв нанопровода.

Полученный результат вполне соответствует тому, что

достигается применением «обычной» технологии с самосовмещённым затвором: электроды позиционируются автоматически, а наложения и зазоры отсутствуют. Длина канала такого транзистора определяется диаметром нанопровода; приведённая величина граничной частоты соответствует диаметру 140 нм. Исследователи надеются снизить его до 50 нм, что, по мнению авторов, должно позволить выйти на терагерцевые частоты.

А1.0,

Схема транзистора: С - сток, 3 - затвор, И - исток. Слева на рисунке: нанопровода из силицида кобальта; масштабная полоска - 3 мкм. Справа - готовая структура с изолирующей оболочкой из аморфного оксида алюминия; масштабная полоска - 50 нм

8