單壁碳奈米管內部分子連線圖，左右兩端為金屬部分，中間為半導體超短通道。圖片來源：物理學家組織網
來自中國、日本、俄羅斯和澳大利亞的科學家組成的國際研究小組在最新一期《科學》雜誌撰文指出，他們歷時5年，使用一種插入電子顯微鏡的獨特工具，製造出了一種超微型電晶體，其寬度僅為人類頭髮絲寬度的1/25000。
在這項新研究中，科學家們首先朝一個碳奈米管同時施加力和低電壓，加熱它直到外層管殼分離，留下單層奈米管，從而製造出這種微型電晶體。研究人員解釋稱，熱量和應變改變了奈米管的“手性”，這意味著結合在一起形成奈米管壁單原子層的碳原子被重新排列，結果讓碳奈米管“變身”為電晶體。
用於開關和放大電子訊號的電晶體是包括計算機在內的所有電子裝置的基礎元件。蘋果公司表示，為未來蘋果手機供電的晶片包含150億個電晶體。幾十年來，計算機行業一直致力於開發越來越小的電晶體，但將電晶體小型化到奈米級是現代半導體工業和奈米技術領域面臨的一大挑戰。
研究人員表示，他們或許可以藉助碳奈米管制造出節能的奈米電晶體，以超越由矽製成的微處理器，但控制單個碳奈米管的“手性”（決定了碳原子的幾何結構和電子結構）仍然是一個巨大的挑戰。在最新研究中，他們透過加熱和機械應變改變了金屬奈米管片段的區域性“手性”，設計並製造了碳奈米管分子內電晶體。
最新研究負責人、昆士蘭大學材料科學中心聯合主任德米特里·戈爾伯格教授說：“我們證明，我們擁有操縱奈米管分子特性來製造奈米級電子器件的能力，為下一代先進計算裝置所用微型電晶體的研製開闢了新途徑。”
研究人員強調稱，儘管最新方法不適用於微型電晶體的大規模生產，但展示了一種新的製造原理，並開闢了利用奈米管的熱機械處理方法獲得具有所需特性的最小電晶體的新視野。（記者劉霞）
來源： 科技日報
