В тeчeниe мнoгиx лeт учeныe пытaются испoльзoвaть уникaльныe свoйствa углeрoдныx нaнoтрубoк, крoшeчныx цилиндрoв, углeрoдныe стенки которых имеют одноатомную толщину, интересах изготовления миниатюрной и высокоэффективной электроники. Однако, несмотря в все попытки, транзисторы, изготовленные из нанотрубок, п проигрывали по всем параметрам традиционным транзисторам, изготовленным из кремния, арсенида галлия и других полупроводниковых материалов. И всего-навсе недавно ученым из университета Висконсина-Мадисона (University of Wisconsin-Madison) впервые в истории посчастливилось создать «нанотрубочные» транзисторы, которые по некоторым параметрам превосходят их кремниевые аналоги.

Транзисторы в основе углеродных нанотрубок были созданы группой, возглавляемой профессорами Майклом Арнольдом (Michael Arnold) и Падмой Гопалан (Padma Gopalan). Во время испытаний транзисторы смогли проводить сверх себя электрический ток, силой в 1.9 раза превосходящей силу тока, что способны проводить кремниевые транзисторы с аналогичной длиной канала, размерами и другими параметрами.

Согласно теоретическим расчетам, транзисторы из углеродных нанотрубок должны иметь мебель характеристик, который минимум в пять раз превышает по части всем показателям характеристики кремниевых транзисторов. Однако, с целью того, чтобы иметь возможность изготовления близких к идеальным транзисторов, требуются нанотрубки высокой степени чистоты, в которых отсутствуют нанотрубки, обладающие металлическими свойствами в силу дефектов их структуры. Ученым посчастливилось решить эту проблему при помощи определенных полимерных материалов, которые выступили в роли фильтра, связавшего всего на все(го) металлические нанотрубки и оставив в фильтруемом растворе только нанотрубки, обладающие полупроводниковыми свойствами.

«Нам посчастливилось подобрать особые условия, которые позволили нам избавиться ото почти всех металлических нанотрубок. В результате мы получили эссенция с концентрацией металлических нанотрубок меньше 0.01 процента» — рассказывает Майкл Нодя.

Кроме очистки раствора от ненужных нанотрубок, ученым посчастливилось решить проблему точного размещения и выравнивания нанотрубок сверху основании. Это было сделано при помощи технологии самосборки и самовыравнивания (floating evaporative self-assembly), разработанной в университете Висконсина-Мадисона до сей поры в 2014 году.

И последней решенной сложной проблемой стало обеспечение надежного электрического контакта углеродных нанотрубок с металлическими электродами будущих транзисторов. Сие было сделано снова при помощи полимера, слово о котором шла немного выше. Этот полимер действовал (как) будто изолятор между нанотрубкой и металлическим электродом. После высокотемпературной обработки в микроволновой печи оный полимер распался, изолирующий слой исчез и между нанотрубкой и электродом образовался в электрический контакт.

В нынешнее время исследователи работали с кремниевыми подложками, размером 1 в 1 дюйм, а в ближайшее время они начнут адаптировать разработанные ими технологии и методы угоду кому) работы с 300-мм промышленными подложками, что в будущем позволит обладить широкомасштабное производство первых нанотрубочных транзисторов, предназначенных интересах эффективных высокочастотных усилителей, которые можно будет использовать в мобильных телефонах. Враз с этим ученые будут продолжать работу над совершенствованием всех технологий, яко позволит приблизить характеристики реальных транзисторов к идеальным характеристикам.