Koolstofnanobuisjes - cilindrische formaties van koolstofatomen met ongelooflijke sterkte en elektrische geleidbaarheid - zijn veelbelovend voor het creëren van nieuwe elektronische apparaten met laag vermogen op micronschaal.

Maar het vinden van een manier om een ​​betrouwbaar computerplatform te bouwen op basis van het koolstofmateriaal was een grote uitdaging voor onderzoekers.

Nutsvoorzieningen, een team van mechanische en materiaalingenieurs van het Georgia Institute of Technology heeft een methode ontwikkeld voor het identificeren van prestatievariabelen in transistors die zijn gemaakt van koolstofnanobuisjesnetwerken. De nieuwe aanpak kan onderzoekers helpen om betrouwbaardere apparaten te maken en die technologie uiteindelijk te benutten voor een reeks toepassingen zoals draagbare elektronica, sensoren en antennes.

"Het gebruik van koolstofnanobuizen om dunnefilmtransistors te maken met goede herhaalbaarheid van prestaties was een uitdaging vanwege de willekeurige onvolkomenheden in het fabricageproces, " zei Satish Kumar, een universitair hoofddocent aan de George W. Woodruff School of Mechanical Engineering. "Die willekeurige onvolkomenheden veroorzaken variaties in de eigenschappen van de nanobuisjes - verschillen in lengte, diameter en chiraliteit. Al die dingen kunnen van invloed zijn op hoe geleidend een nanobuis is, wat leidt tot deze prestatievariaties.

"Wat we nu hebben gedaan, is een systematische manier creëren om deze variaties te schatten die de betrouwbaarheid van op koolstof nanobuisjes gebaseerde apparaten zouden kunnen verbeteren, " hij zei.

Resultaten van het onderzoek, die werd gesponsord door de National Science Foundation, werden in maart gepubliceerd in IEEE-transacties op nanotechnologie .

Terwijl in eerder onderzoek is gekeken naar hoe de productiemethoden voor koolstofnanobuisjes kunnen worden verbeterd om meer uniformiteit te bereiken, Het team van Kumar concentreerde zich op het analyseren van prestatievariabiliteiten op een statistische manier, zodat prestatiekenmerken beter kunnen worden ingeschat.

"Een dergelijke analyse is cruciaal om de betrouwbaarheid en stabiliteit van op koolstofnanobuisjesnetwerk gebaseerde circuits te onderzoeken en om technieken te bedenken die kunnen helpen de variabiliteit in circuitprestaties voor verschillende elektronische toepassingen te verminderen, " Kumar schreef met in de krant met Jialuo Chen, een afgestudeerde student aan Georgia Tech.

Terwijl sommige koolstofnanobuisjes elektriciteit geleiden op dezelfde manier als een halfgeleider zoals silicium, bepaalde koolstofnanobuisjes hebben geleidbaarheidseigenschappen die meer op metaal lijken. De laatste typen worden metalen koolstofnanobuisjes genoemd. De prevalentie van dergelijke metallische koolstofnanobuisjes in een netwerk houdt verband met prestatieproblemen.

Uit de studie bleek dat de koolstofnanobuizen met metalen eigenschappen meer prestatievariaties veroorzaakten in dunnefilmtransistors met korte kanalen dan die met lange kanalen, wat betekent dat apparaatontwerpers hogere prestaties kunnen bereiken door netwerken te gebruiken met een hogere concentratie van langkanaals dunne-filmtransistoren.

De onderzoekers ontdekten ook dat variaties in lengte van de koolstofnanobuisjes minder invloed leken te hebben op de prestaties zolang het netwerk van nanobuisjes dicht was.

"Onze resultaten laten zien dat de prestatievariabiliteit van dunne-filmtransistors kan worden gereconstrueerd met behulp van de distributiefunctie van relevante parameters, wat ons zal helpen om betrouwbaardere circuits te creëren om de volgende generatie goedkope flexibele micro-elektronica mogelijk te maken, ' zei Kumar.