写于 2017-06-12 01:07:09| 澳门娱乐场登陆网址| 股票

碳纳米管具有出色的机械和电气性能,是下一代纳米机电设备的有吸引力的构建模块,包括高性能传感器,逻辑器件和存储器元件

然而,与创建良好有序的单个碳纳米管阵列和纳米管装置的普遍故障模式相关的制造挑战已经阻止了任何大规模的商业用途

现在,西北大学,桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室综合纳米技术中心和宾厄姆顿大学的研究人员已经找到了一种方法来显着提高基于碳纳米管的纳米机电系统的可靠性

他们的研究结果发表在Small杂志上

“根据它们的几何形状,这些装置在仅仅几个循环后就会有粘连,烧伤或断裂的倾向,”西北大学McCormick工程学院的James N.和Nancy J.教授Horacio Espinosa说

“这极大地限制了这种纳米器件的任何实际应用

我们的发现可能是推动基于碳纳米管的纳米机电系统从实验室规模的演示到我们当前许多微电子器件的可行和有吸引力的替代品的关键

“迄今为止,碳纳米管基纳米机电设备普遍使用金属,薄膜电极

西北大学集团与SANDIA研究人员合作,将这些电极替换为由类金刚石碳(导电和机械坚固材料)制成的电极,从而抑制了故障的发生

这使他们能够展示由单个CNT构成的纳米机电设备的第一个示例,该CNT在多个周期内可靠地切换,并将此功能应用于存储二进制状态的存储器元件

“这代表了基于碳纳米管的器件技术成熟的重要一步,”Espinosa说

该团队使用基于碳纳米管的纳米机电开关作为平台来研究失效模式并研究潜在的解决方案

Espinosa实验室的研究生Owen Loh说:“这个开关分享了操作原理,因此失败模式与众多报告设备一样

” “通过这种方式,我们希望结果将得到广泛应用

”首先,该团队对使用传统金属电极的器件设计空间进行了参数研究

这使得能够识别设计空间内的各种故障模式的起始点,并且突出显示了设备在没有故障的情况下可靠地运行的高度有限的区域

然后,他们使用计算模型来解释实验观察到的失败模式的潜在机制

“使用这些模型,我们可以复制被测设备的几何形状,并最终解释它们失败的原因,”Espinosa实验室的博士后研究员Xiaoding Wei说

该团队随后证明,使用类似类金刚石碳的替代电极材料可以大大提高这些器件的可靠性

他们使用类金刚石碳电极而不是金属薄膜重复了类似的参数研究,并发现了器件稳健性的显着改善

这使得基于碳纳米管的装置能够通过多个循环可靠地切换,以及应用于二进制“0”和“1”状态的易失性存储

该论文的其他共同作者包括Changhong Ke和John Sullivan

这项工作得到了陆军研究办公室和国家科学基金会的支持,部分在洛斯阿拉莫斯国家实验室和桑迪亚国家实验室的美国能源部设施综合纳米技术中心进行,部分在纳米尺度中心进行

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