Een nieuw proces voor het coaten van koperen nanodraden met grafeen - een ultradunne laag koolstof - verlaagt weerstand en verwarming, mogelijke toepassingen in computerchips en flexibele beeldschermen suggereren.

"Zeer geleidende koperen nanodraden zijn essentieel voor efficiënte gegevensoverdracht en warmtegeleiding in veel toepassingen zoals hoogwaardige halfgeleiderchips en transparante displays, " zei promovendus Ruchit Mehta, werken met Zhihong Chen, een universitair hoofddocent elektrische en computertechniek aan de Purdue University.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers hebben een techniek ontwikkeld om de draden in te kapselen met grafeen en hebben aangetoond dat de hybride draden in staat zijn tot 15 procent snellere gegevensoverdracht terwijl de piektemperatuur met 27 procent wordt verlaagd in vergelijking met ongecoate koperen nanodraden.

"Dit is overtuigend bewijs voor verbeterde snelheid en thermisch beheer door de koper-grafeen hybride technologie aan te passen in toekomstige siliciumchips en flexibele elektronische toepassingen, " hij zei.

De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een onderzoekspaper dat in februari online is gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters . Het papier is geschreven door Mehta, promovendus Sunny Chugh en Chen.

Onderzoekers en de industrie proberen kleinere draden te maken om de "verpakkingsdichtheid" van elektronische componenten in chips te vergroten. Echter, terwijl kleinere draden nodig zijn om de prestaties en capaciteit te verhogen, het verkleinen van de afmetingen van de draden vermindert de elektrische en thermische geleidbaarheid, wat kan leiden tot oververhitting en schade. De grafeencoating voorkomt dat de koperdraden gaan oxideren, behoud van lage weerstand en vermindering van de hoeveelheid verwarming.

"Als het oppervlak bedekt is met oxide, gaan veel van de elektrische en thermische geleidende eigenschappen van koper verloren, "Zei Mehta. "Dit is erg belangrijk omdat je zoveel mogelijk stroom door deze draden wilt laten gaan om de snelheid te verhogen, maar ze kunnen niet te veel stroom opnemen omdat ze zullen smelten. Maar als het koper een goede elektrische en thermische geleidbaarheid heeft, kun je er meer stroom doorheen duwen."

De hybride draden zijn veelbelovend voor transparante en flexibele displays omdat ze in kleine aantallen kunnen worden gebruikt, transparantie behouden, en ze zijn buigbaar.

"Koperen draden zijn meestal niet goed voor deze displays, omdat ze uiteindelijk oxideren en niet meer werken. " zei Mehta. "Als je de oxidatie kunt voorkomen, ze kunnen mogelijk een goede match worden."

Tot nu toe was het moeilijk om koperen nanodraden te coaten met grafeen omdat het proces chemische dampafzetting vereist bij temperaturen van ongeveer 1, 000 graden Celsius, die koper dunne films en kleine draden afbreekt. De onderzoekers hebben een nieuw proces ontwikkeld dat kan worden uitgevoerd bij ongeveer 650 graden Celsius, het behoud van de kleine draden intact, met behulp van een procedure die plasmaversterkte chemische dampafzetting wordt genoemd. Draden werden getest in twee breedtematen:180 nanometer - of meer dan 500 keer dunner dan een mensenhaar - en 280 nanometer.