電子裝置微型化的極致 [複製鏈接]

beckone

Teenager I

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電梯直達

樓主

發表於 2013-9-30 01:03:19 |只看該作者 |正序瀏覽

　　這是電子裝置微型化的極致：由碳分子組成的管狀裝置，其寬度不大於 DNA 束，卻可以導電，能夠被彎曲、切斷甚至做到電子線路當中 — 這種東西被稱為 "carbon nanotubes"。
　　自從 carbon nanotube 在1991年被發現已來，其在微型線路中的應用已被科學家吹噓了很久。這樣的想法導因於： carbon nanotube 的結構和石墨一樣，既然石墨可以導電，carbon nanotube 也應該可以導電。理論計算亦證實有些 carbon nanotube 可以像金屬線一般導電。
　　目前積體電路是以矽為基礎，標準的蝕刻技術可以將元件做到最小約 0.2 微米（10-6m)，而 carbon nanotube 比這個還小一百倍。問題是，在製造時要如何精確的控制這些 nanotuge 的位置？
　　史單佛 (Stanford Univ.) 大學的研究人員發展了一套方法：他們直接將 nanotube 長在電子元件的金屬電極上 ( Nature 359, 878 (1998)) 。Nanotube 可以在富含碳的蒸汽中生長，就像冬天的冰柱凝結一樣，不過史單佛的人用催化劑來加速 nanotube 的生長。
　　現在，賓州大學 (Univ. of Pennsylvania) 的 Alan Johnson 與同事們表示他們可以用已經做好的 nanotube 來組合電路。他們使用的工具是原子力顯微鏡 (Atomic force microscope, AFM) 。 AFM 最早是被用來觀察原子尺度的表面結構，而後來也被發現可以用來移動物體表面的分子。
　　Johnson 等人使用 AFM 將一個 nanotube 交疊在另一個 naotube 上，把他們切短，掃去不用的部份，然後研究交疊區的性質。他們發現這個交疊區的電性就像是所謂的 tunnel junction 一樣。在tunnel junction 中電子會從一個導體中漏出，穿過非良導體區然後到另外一個導體上。他們認為這是因為上面的 nanotube 變形造成結構的破壞導致局部區域的導電性降低。
　　利用這種交疊方法，研究人員可以改變 nanotube 的電性，也因此可以製造出微小的電子裝置。如果我們可以找到更容易控制的方法來製造 nanotube 的交疊，也許不久後我們可以看到微電子裝置縮小到分子尺度，而且以碳為基礎而非矽。