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

October 2025
Mo Tu We Th Fr Sa Su
29 30 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 31 1 2

 

Випадкова стаття

  • 1
  • 2
  • 3

Україна і США поглиблюватимуть співпрацю…

14-12-2012 Светлана - avatar Светлана

Українсько-американська робоча група з науково-технологічного співробітництва є ефективним інструментом взаємодії вчених двох країн з найперспективніших напрямів інноваційного розвитку. Сьогодні ми переходимо до реалізації великих науково-технічних програм у ядерній медицині та...

Науковця Інституту аграрної економіки за…

30-06-2016 Олена - avatar Олена

Науковця Інституту аграрної економіки зареєстровано кандидатом у лауреати Нобелівської премії з економіки-2016

Радника дирекції Національного наукового центру «Інститут аграрної економіки», академіка НААН Петра Саблука зареєстровано кандидатом у лауреати Нобелівської премії з економіки у 2016 році за видатний внесок у глобальну теорію, методологію...

Науковці ради молодих вчених відділень Н…

12-11-2014 Anna - avatar Anna

Науковці ради молодих вчених відділень НАН України провели «Дні науки»

8-9 листопада 2014 р. в Києві та Харкові відбулися «Дні науки», організовані Радою молодих вчених відділень Національної академії наук України. Проект «Дні науки» приурочений до Всесвітнього Дня науки, який...