Транзисторы на основе нанотрубок пригодны для космических условий

 

Тонкопленочные транзисторы, построенные на основе обычных однослойных углеродных нанотрубок, чувствительны к ионизирующему излучению, точно также, как полевые транзисторы на основе кремния.

Однослойные углеродные нанотрубки, как полупроводники, не восприимчивы к ионизирующему излучению. Излучение взаимодействует с электронами в материале, что приводит к быстрому возбуждению, а затем – к релаксации атомов. Таким образом, сами углеродные нанотрубки остаются не поврежденными. Но основная причина неработоспособности тонкопленочных транзисторов в подобных условиях заключается в эффекте «застревания» дырок проводимости в диэлектрическом затворе.

Для большинства электронных устройств со временем такое воздействие приводит к снижению производительности.

Чтобы преодолеть эту проблему, группа ученых из US Naval Research Laboratory (США) создала альтернативную конструкцию устройства – так называемые радиационно-устойчивые тонкопленочные транзисторы, построенные на базе однослойных углеродных нанотрубок (SWCNT-TFT). Предложенная ими конструкция подразумевает использование оксинитрида в качестве диэлектрического затвора, т.к. это вещество менее подвержено изменениям под действием ионизирующего излучения. Таким образом, излучение практически не влияет на транспорт заряда в разработанном тонкопленочном транзисторе.

Серия экспериментов, проведенных учеными, показала, что созданные ими транзисторы устойчивы к гамма-излучению суммарной дозы 2 МРад. Чисто теоретически ионизирующее излучение, конечно, может косвенно повредить кристаллическую структуру однослойных углеродных нанотрубок, сначала обеспечив возбуждение атома до энергии выше порога смещения, а затем – вытеснив атом из кристаллической решетки. Но, как показали исследования, для излучения в 2 МРад вероятность этого события не велика.

Стоит отметить, что интерес к подобному уровню излучения вызван наличием у нашей планеты так называемых поясов Ван Алена – областей тороидальной формы, в которых удерживаются и накапливаются заряженные частицы из космических лучей. Энергетический спектр и углы падения лучей в этих поясах и были смоделированы в лаборатории. Таким образом, доказанная работоспособность устройств на базе созданных транзисторов в поясах Ван Алена означает их применимость для космических программ.

Команда отмечает, что на данный момент разработанные ими транзисторы работают в режиме диффузионного транспорта носителей заряда, в котором электроны и дырки проводимости многократно рассеиваются на всевозможных объектах: дефектах кристаллической решетки нанотрубок, их границах, фононах. Таким образом, именно дефекты контролируют, каким образом устройства проводят заряд и реагируют на излучение.

Ученые считают, что в будущем в транзисторах на базе одностенных углеродных нанотрубок будет задействован другой режим транспорта заряда – баллистический. В результате определяющую роль с точки зрения проводимости будут играть металлические контакты устройства. В будущем исследователи планируют направить свои усилия на работу именно в этом направлении.

Результаты своей работы исследователи опубликовали в журналах IEEE Transactions on Nuclear Science и MRS Communications and Electronics.

Источник(и):

1. sci-lib.com

2. nanotechweb.org

Регіони

Vinnytsya Lutsk Dniepropetrivsk Donetsk Zhytomyr Uzhgorod Zaporizhzhya Ivanofrankivsk Kyivska Kyrovograd Crimea Lugansk Lviv Mykolaiv Odessa Poltava Rivne Sumy Ternopil Kharkiv Kherson Khmelnytsky Cherkasy Chernigiv Chernivtsi
Київ

Публікації

April 2025
Mo Tu We Th Fr Sa Su
31 1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 1 2 3 4

 

Випадкова стаття

  • 1
  • 2
  • 3

Уряд підтримав створення Ідентифікаційно…

07-07-2016 Олена - avatar Олена

Уряд підтримав створення Ідентифікаційного комітету з науки

Кабінет Міністрів України зробив крок на зустріч до якісних змін у формуванні та реалізації державної політики у сфері наукової і науково-технічної діяльності – прийняв постанову про створення Ідентифікаційного комітету, що...

Польський інкубатор шукає українські еко…

14-07-2014 Anna - avatar Anna

Польський інкубатор шукає українські екологічні стартапи

Польсько-український стартап-інкубатор Next.Step заснував соціальну програму для українських проектів Next.Step BioTech. У рамках цієї програми компанія прийматиме заявки від науково-дослідних інститутів, технологічних стартапів і приватних осіб, які зможуть запропонувати рішення...

19-21 вересня 2012 року в Києві відбулас…

25-09-2012 Светлана - avatar Светлана

19-21 вересня 2012 року в Києві відбулася міжнародна конференція "Багатосупутникові дослідження внутрішньої магнітосфери", присвячена проекту РЕЗОНАНС. З вітальним словом до учасників конференції звернулися академік НАН України, заступник голови Ради з...