物理(lǐ)學家製造出“完美(měi)”二極(jí)管 (2005-08-25)
發布時間:2007-12-04
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據physicsweb網8月18日報道,通用公司全球研發中心的一位物理學家Ji Ung Lee用炭納(nà)米管製造出至今為止最出色的p-n麵結型二極管。這一裝置(zhì)的(de)電流特性表明這是一個“完美”的二極管(guǎn)。使得它能與任何其它二極管相媲美。這一新型二極管能應用於電(diàn)器、傳感器和光電感應器上。
傳統的微型電子電路正變得越來越小,大約10年間,研究者將到達矽芯片基本屬性的極限。炭納米管(把石墨薄片堆積成以(yǐ)微米計的厚度)的半導體性能使得(dé)它們有希望能代替矽管,事實上納米管已經用於製作各種電子元(yuán)件,包括二極(jí)管和場效應管。
二極管是半導體設備的(de)基本元件,組成了(le)很(hěn)多電子設備(bèi)的基本構件,比如晶體管和發光二極管(LED)。一個二(èr)極管(guǎn)通常由一個(gè)p型半(bàn)導(dǎo)體材料與一個n型半導體材料連接而成,前者摻入了雜(zá)質以添加額外的“孔洞”,後者則含有多餘的電子(zǐ)。然而,這一做(zuò)法幾乎不可能在炭二極管上實(shí)現。
2005年,位於紐約的通用公司全球研(yán)發中心(xīn)的Ji Ung Lee解決(jué)了這個問題(tí),方(fāng)法是使用電場來代替p型管和n型管。他在一個單二(èr)極管下放置了兩個獨立的閘(zhá)門,這樣一個閘門連接二(èr)極管的(de)一半,另一個閘門連接另一半。通過對一個閘門通負電壓而對(duì)另一個閘(zhá)門通正電壓,他創造了一個幾乎等效於一個(gè)理想(xiǎng)二極管的p-n結(jié)構。
Lee讓他的設備使(shǐ)用標準光學電路印刷技術,並把炭納米管置於二氧化矽底層的上麵,後者起了閘門絕緣體的作用。如今,他簡單地通過把納米管懸空跨越兩個矽二極管麵板的方法,把這一結構融(róng)入(rù)到了一(yī)個理想二極(jí)管(guǎn)中(見(jiàn)圖)。Lee聲稱,納米管不再與其所處的麵板相互作用,這意味著不會產生降(jiàng)低設(shè)備性能的外部幹擾。這可以讓二極管像LED那樣(yàng)工作。
“我的成果不僅(jǐn)直接證明了單麵納米管的結構純度,也有力證明(míng)了他(tā)們作為電子材料的潛在可能”Lee說。他如今正計劃更深入地研究納米管的光學性(xìng)能並用它製作(zuò)一個(gè)光電感應器。