วิชาการ.คอม - การสร้างวงจรอิเล็กทรอนิก จากท่อนาโนคาร์บอน ให้ประสิทธิภาพดีกว่าเดิม

การสร้างวงจรอิเล็กทรอนิก จากท่อนาโนคาร์บอน ให้ประสิทธิภาพดีกว่าเดิม

โพสต์เมื่อ: 13:30 วันที่ 8 ส.ค. 2548 ชมแล้ว: 54,629 ตอบแล้ว: 1

Alan Johnson นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนียและกลุ่มนักวิจัยของเขาได้ร่วมกันพัฒนาวิธีการใหม่ในการสร้างวงจรอิเล็กทรอนิคจากท่อนาโนคาร์บอน ด้วยวิธีการจุ่มแผ่นชิพสารกึ่งตัวนำเข้าไปในสารละลายบริสุทธิ์ของท่อนาโน ซึ่งทำให้ได้วงจรอิเล็กทรอนิคของท่อนาโนคาร์บอนที่ไม่มีสิ่งเจือปนและมีคุณสมบัติดีกว่าวงจรที่ได้จากกระบวนการเก่าๆ ที่อาศัยการปลูกท่อนาโนลงบนแผ่นชิพสารกึ่งตัวนำโดยตรงเพื่อสร้างวงจร

ทุกคนคงทราบกันดีแล้วว่า วงจรอิเล็กทรอนิคทุกวันนี้ได้ถูกพัฒนาให้เล็กลงเรื่อยๆ และในไม่ช้ามันก็จะถึงขีดจำกัดของมันอันเนื่องมาจากคุณสมบัติพื้นฐานของสารซิลิคอนที่เป็นวัสดุพื้นฐานที่ใช้สร้างพวกมันขึ้น นักวิทยาศาสตร์ต่างก็หวังว่า วันหนึ่ง วัสดุที่มีลักษณะเป็นแผ่นม้วนบางๆของแกรไฟต์ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่นาโนเมตร แต่มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิคและทางกายภาพที่ดีเยี่ยม ที่มีชื่อเรียกกันว่า ท่อนาโนคาร์บอนนั้นจะถูกนำมาใช้แทนซิลิคอนในการสร้างและพัฒนาวงจรอิเล็กทรอนิคในอนาคต

ในวิธีการเก่าๆก่อนหน้านี้ หนึ่งในวิธีการสังเคราะห์ท่อนาโนแบบผนังเดี่ยว (single-walled carbon nanotube) ในปริมาณมากๆนั้น สามารถทำได้ด้วยการย่อยสลาย (decomposition) สารคาร์บอนมอนอกไซด์ที่ความดันสูง โดยเทคนิคนี้มีชื่อเรียกสั้นๆว่า HiPCO ( High Pressure Carbon Monoxide) แต่อย่างไรก็ดี ท่อนาโนที่ถูกสร้างด้วยวิธีการนี้มักจะได้สิ่งเจือปนอันไม่พึงประสงค์ที่เป็นสารประกอบของคาร์บอนเกิดขึ้นด้วย อันทำให้คุณสมบัติของท่อนาโนที่จะนำไปประยุกต์ในการสร้างอุปกรณ์ต่างๆ มีประสิทธิภาพที่ไม่ดีเท่าที่ควร

Alan Johnson และทีมผู้ร่วมวิจัยของเขาที่มหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย ได้ร่วมกันพัฒนาวิธีการใหม่ในการกำจัดสิ่งเจือปนที่เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์ท่อนาโนด้วยวิธีการ HiPCO ที่ว่านี้ โดยเริ่มด้วย การให้ความร้อนกับท่อนาโนที่สังเคราะห์มาด้วยวิธีการ HiPCO ในสภาพอากาศเปียกชื้นและมีสารไฮโดรเจนเปอรอกซ์ไซด์ปะปนอยู่ จากนั้นก็นำท่อนาโนที่ได้ไปผ่านขั้นตอนกัดด้วยกรดอย่างอ่อน และนำมาผ่านสนามแม่เหล็กเพื่อแยกสารเจือปนต่างๆที่ไม่ต้องการออก สิ่งที่ได้คือสารละลายที่มีท่อนาโนบริสุทธิ์ ถัดมาในขั้นตอนการสร้างวงจรอิเล็กทรอนิค พวกเขาก็นำแผ่นชิพสารกึ่งตัวนำไปจุ่มในสารละลายท่อนาโนบริสุทธิ์ ผลที่ได้ก็คือวงจรอิเล็กทรอนิคที่ทำจากท่อนาโนที่ไร้สิ่งเจือปน

Danvers Johnson หนึ่งในนักเขียนชั้นนำเกี่ยวกับข่าวนาโนเทคโนโลยีได้กล่าวว่า “ในที่สุด พวกเราก็สามารถสร้างท่อนาโนให้เกิดเฉพาะตำแหน่งที่เราต้องการได้ อันนำไปสู่การสร้างวงจรอิเล็กทรอนิคจากท่อนาโนที่มีประสิทธิภาพ”

และด้วยวิธีการเดียวกันนี้ ทีมนักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนียกลุ่มนี้ ก็ได้ประสบความสำเร็จในการสร้างทรานซิสเตอร์จากท่อนาโนบริสุทธิ์และได้ทำการทดสอบและพบว่า มันมีประสิทธิภาพและคุณสมบัติเหนือกว่าทรานซิสเตอร์ที่ทำจากท่อนาโนคาร์บอนที่ได้มาจากการสังเคราะห์ด้วยวิธี HiPCO อีกด้วย

ยิ่งกว่านี้แล้ว พวกเขายังได้แสดงให้เห็นว่า พวกเขาสามารถบ่งบอกค่า ช่วงพลังงาน (energy gap) ของสารกึ่งตัวนำของวงจรอิเล็กทรอนิคที่พวกเขาสร้างขึ้น ด้วยการวัดกระแสภายในวงจรพร้อมกับการปรับเปลี่ยนอุณหภูมิและความต่างศักย์ของ gate ของวงจรได้เป็นอย่างดี

ข้อมูลจาก
http://www.physicsweb.org/articles/news/9/8/2/1

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม
- เว็บของกลุ่มวิจัยที่มหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย
http://www.lrsm.upenn.edu/~nanophys/
- ผลงานชิ้นนี้ที่ตีพิมพ์ในนิตยสาร Nature (restricted link)
http://www.nature.com/nmat/journal/v4/n8/abs/nmat1427.html;jsessionid=E58A28D8C3692451F2F1CB7939F7C4AB
- บทความ “นาโนเทคโนโลยี ... คืออะไรกันแน่?” โดย ดร. สิรพัฒน์ ประโทนเทพ ใน vcharkarn.com
http://www.vcharkarn.com/include/article/showarticle.php?Aid=189

ฮิกส์แมน