28 nm 탄소 온라인 바카라 사이트 튜브 트랜지스터 실온에서 양자 수송이 가능

열 및 응력 유발 헬리컬 구조적 전이에 의한 금속 CNT에서 반도체 온라인 바카라 사이트 칸 넬의 실현-

요약

NIMS (National Institute for Materials and Materials)를 중심으로 한 국제 협력 연구팀은 TEM (Transmission Electron Microscopes)에서 고정밀 온라인 바카라 사이트 조절 기술을 개발했으며 CNT (Conger-Sermical NanoTubes) 및 금속 분자 전환을 제어하여 CNT (CNT)를 통제하여 CNT (CNT)를 제어하여 CNT 내성 트랜지스터를 성공적으로 제조했습니다
도체 CNT는 고도로 에너지 효율적인 온라인 바카라 사이트 트랜스스터의 재료로 매우 유망하며, 현재 실리콘을 초과하는 마이크로 프로세서를 구축 할 수 있다고합니다 그러나, 3 차원 구조와 전자 특성을 결정하는 개별 CNT의 나선 구조를 제어하는 것은 주요 도전으로 남아있다
이번에는 공동 연구 팀은 CNT를 가열하고 기계적 변형을 제공하며 TEM을 사용하여 현장을 관찰하면서 나선형 구조를 국소 적으로 변화시킴으로써 CNT의 전자 특성을 제어 한 세계 최초의 세계였습니다 이 연구에서, 우리는 금속 전도에서 CNT의 반도체 전도로의 전이가 제어되는 온라인 바카라 사이트 튜브 트랜지스터를 달성하고, 반도체 CNT 온라인 바카라 사이트 채널은 금속 CNT의 소스와 배수 사이에 공유 결합된다 제조 된 온라인 바카라 사이트 튜브 트랜지스터는 채널 길이가 28 온라인 바카라 사이트 미터에 불과하며 (1 개의 온라인 바카라 사이트 미터는 미터의 10 억 분의 1), 처음으로 실온에서 양자 수송으로 입증된다
미래에,이 연구에 따르면 분자 구조 조작을 통해 혁신적인 온라인 바카라 사이트 스케일 전자 장치의 잠재력을 발견 한 결과, 우리는 원자 공정 재료 구조 공학 및 단일 분자, 단일 원자 수준 전자 및 양자 기능 장치를 설계하고 제조하는 것을 목표로합니다
이 연구는 NIMS Yushiro, Ovidiu Cretu, Xin Zhou, Feng-Chun Hsia, Kawamoto Naoyuki, Mimome Masanori, Nemoto Yoshihiro, Uesugi Fumihiko, Takeguchi Masaki, Don N Futaba, aist and aist of aist and technology (aist and aist), uesugi fumihiko, uesugi fumihiko, takeguchi masaki, uesugi fumihiko, uesugi fumihiko Maruyama Shigeo, Zheng Yongjia, Sergey V Erohin, Pavel B Sorokin, Emanuel Institute of Biochemical Physics, Song Jiang, Lili Zhang, Peng-Xiang Hou, Metals의 Hui-Ming, Sciences의 중국 아카데미 연구팀은 Cheng, Chang Liu, 호주 Wollongong University의 Bando Yoshio, Queensland Institute of Technology (NIMS International Center for Nanoarchitectonics (MANA))로 구성되었습니다 또한, 일부 연구 결과는 일본 과학 연구를위한 JSPS (Japan Society for Science of Science) 보조금 및 일본 과학 및 기술 기관 전략적 크리에이티브 리서치 프로모션 프로젝트 (CREST)의 지원이 제공되었습니다
이 연구 결과는 미국 Academic Journal과학2021 년 12 월 24 일 (일본 시간) (Scienceorg/doi/101126/scienceabi8884)에 잡지에 온라인으로 게시 될 예정입니다

연구 배경

Carbon Nanotube (CNT)⁽¹⁾단일 층 그래 핀으로 만들어진 1 차원 물질은 전적으로 탄소 원자로 만들어졌으며 나선형 모양으로 둥글다 나선 구조 (Chirality)⁽²⁾에 의존하는 CNT는 금속이나 반도체처럼 행동합니다 반도체 CNT는 에너지 효율적인 온라인 바카라 사이트 트랜스스터의 제조에서 유망합니다 (과학355, 271 (2017)), 현재 실리콘을 초과하는 마이크로 프로세서의 구성으로 이어지는 것으로 알려져 있습니다 (자연572, 595 (2019)) 그러나 개별 CNT의 키랄성을 변경함으로써 전기 특성 (금속 전도 또는 반도체)을 제어하는 방법은 여전히 주요 과제였습니다

반면에, 금속 CNT와 반도체 CNT 사이의 분자 접합부가 온라인 바카라 사이트 스케일 전자 장치 (Appl Phys Lett72, 918 (1998)) 성장 과정에서 무작위로 형성된 결함으로 인해 분자 내 CNT 접합부에서의 수송 특성 정류 가보고되었다 (자연402, 273 (1999)) 또한, 과거의 실험은 플라스틱 변형으로 인한 CNT 키랄성의 변화를보고했지만, CNT의 변형 및 전기 특성은 제어되지 않았다 (자연439, 281 (2006),Ultramicroscopy194, 108 (2018)) 따라서, 개별 CNT의 고정밀 작동, 원자 해상도 관찰, 온라인 바카라 사이트 트랜스스터의 제조 및 측정을 동시에 실현하는 기술을 개발할 수있는 스릴이 있었다

연구 내용 및 결과

이번에는 공동 연구 팀은 독특한 인시 송전 전자 현미경 (TEM) 방법을 사용하여 국소 적으로 변화하는 키랄성을 통해 CNT 분자 내 트랜지스터를 제조 및 측정하는 기술을 성공적으로 개발했습니다

이 연구에서 우리는 TEM에서 독립적으로 작동 할 수있는 두 개의 프로브를 갖춘 특수 홀더 인 2 프로브 Piezo 구동 홀더를 사용하는 정밀 온라인 바카라 사이트 화폐 기술을 개발했습니다 TEM 관찰 하에서, 금속 전극 가장자리로부터 돌출되는 개별 CNT가 검색되었고, 온라인 바카라 사이트 프로브는 접근하였고, 가열 (Jour Heat)에 의한 CNT의 플라스틱 변형을 사용하여 중간 핫 스팟에서 국소 키랄성 변화를 유도 하였다 이 변화는 전자 회절 패턴 및 구형 수차 (CS)에 의해 얻어진 원자 분해 TEM 이미지를 사용하여 분석되었다

또한 가교 된 CNT 채널⁽³⁾, 소스 전극으로 고정 된 전극이있는 서스펜션 유형 트랜지스터, 하나의 온라인 바카라 사이트 프로브는 배수 전극으로서, 게이트 전극이 배치 된 다른 온라인 바카라 사이트 프로브 (그림 1a), CNT의 전기 수송 특성은 TEM에서 측정되었다 이 전기 측정 결과를 피드백 신호로 사용하여 열과 응력을 반복적으로 조정하여 CNT 분자 내 트랜지스터를 성공적으로 제조하여 금속 CNT에서 반도체 CNT로 전송 제어를 허용했습니다 결과적으로, CNT의 직경의 연속 감소는 배수 전류를 흐르는 데 필요한 게이트 전압을 증가시키고 CNT의 대역 갭이 CNT의 직경에 반비례한다는 것이 밝혀졌다

이 연구에서 직경은 약 06 nm⁽⁴⁾11274_11339 현재 밀도IS 1233 μA/μM⁽⁵⁾), 오프 전류는 02 Na이고 ON/OFF 비율은 3700입니다 또한 하위 임계 값 스윙 (SS)⁽⁶⁾133 v/dec이며, 이는 이전에보고 된 서스펜션 트랜지스터보다 우수합니다 (30 nm의 채널 길이의 경우 SS 값은 49 v/dec) (그림 1B-C)

키랄성 변화가있는 CNT 채널의 길이는 온라인 바카라 사이트 미터 규모에 있기 때문에 양자 기계적 구속 효과는 축 방향과 원주 방향으로 발생한다고 생각됩니다 채널 길이가 약 8 nm 인 CNT 트랜지스터에서 게이트 전압-드레인 전류 특성은 다음과 같습니다 Fabri-perot 간섭⁽⁷⁾에 해당하는 ON 상태의 전도도의 순환 변동도 관찰되었습니다 실온에서 CNT에서의 양자 간섭은 키랄성 변화를 일으키는 짧은 세그먼트의 큰 에너지 간격과 공유 결합 된 온라인 바카라 사이트 튜브 접합에서 감소 된 전자 산란으로 인한 것일 수있다

그림 1

그림 1 CNT 분자 내 트랜지스터 (A), 전송 전자 현미경 이미지 (B) 및 전류 전압 특성 (C)

미래 개발

이 연구를 바탕으로, 우리는 CNT 키랄성을 사용하여 선구적인 전자 장치를 실현하기위한 연구를 수행하고 있습니다 앞으로, 우리는 실용적이고 원자가-절제 재료 구조를 고려하고 단일 분자, 단일 원자 수준 전자 및 양자 기능 장치를 설계 및 제조하는 것을 목표로 할 것입니다

게시 된 논문

제목 : 온도 역학적 키랄 성 변성에 의한 금속 탄소 온라인 바카라 사이트 튜브의 반도체 온라인 바카라 사이트 넬즈
저자 : Dai-Ming Tang, Sergey V Erohin, Dmitry G Kvashnin, Victor A Demin, Ovidiu Cretu, Song Jiang, Lili Zhang, Peng-Xiang Hou, Guohai Chen, Don N Hsia, Naoyuki Kawamoto, Masanori Mitome, Yoshihiro Nemoto, Fumihiko Uesugi, Masaki Takeguchi, Shigeo Maruyama, Hui-Ming Cheng, Yoshio Bando, Chang Liu, Pavel B Sorokin, Dmitri Golberg
잡지 :과학
게시 날짜 : 2021 년 12 월 24 일

용어집

(1) 단일 벽 탄소 온라인 바카라 사이트 튜브 (단일 레이어 CNT): 탄소 온라인 바카라 사이트 튜브 (CNT)는 탄소 원자 단독으로 구성된 준 차원 온라인 바카라 사이트 카본 재료입니다 이 중 단일 층을 단일 벽 탄소 온라인 바카라 사이트 튜브 (단일 계층 CNT)라고합니다[참조로 돌아 가기]
(2) 키랄성: 키랄성은 키랄 지수 (n, m)로 표현되며 그래 핀 시트가 CNT로 롤링되는 방식을 나타냅니다 키랄성은 CNT의 기하학적 구조와 전기적 특성을 결정합니다 구체적으로, N-M이 3의 배수 일 때, CNT는 금속성이다 그렇지 않으면 CNT는 반도체입니다[참조로 돌아 가기]
(3) 채널, 채널 길이: 채널은 전계 효과 트랜지스터에서 소스와 드레인 전극 사이의 전류가 흐르는 경로입니다 채널 길이는 소스와 배수 전극 사이의 거리를 나타냅니다 더 짧은 채널 길이는 고속 응답과 높은 통합을 제공 할 것으로 예상됩니다[참조로 돌아 가기]
(4) µm, NM, µA, NA: µm : 마이크로 미터, 1 백만 미터 NM : 온라인 바카라 사이트 미터, 1 억 미터 µA : 미세 앰프, 1/1 백만 앰프 NA : 온라인 바카라 사이트 어스, 1/1 억 앰프[참조로 돌아 가기]
(5) 현재 밀도: 전류 밀도는 트랜지스터의 채널 폭의 마이크로 미터 당 소스 및 배수 전류 값을 나타냅니다[참조로 돌아 가기]
(6) 하위 임계 값 스윙 (SS): 서브 임계 값 스윙 (SS)은 v/dec 단위로 표현 된 크기로 트랜지스터의 배수 전류를 증가시키는 데 필요한 게이트 전압의 변화량을 나타내는 값입니다 이 값이 작을수록 트랜지스터가 더 빨리 켜지고 꺼집니다[참조로 돌아 가기]
(7) Quantum Fabry-perot 간섭: 도체 길이가 전자의 평균 자유 경로와 거의 동일 할 때 전자 수송은 확산보다는 탄도가됩니다 또한, 도체 길이가 디코 언도 길이와 거의 동일 할 때, 전자 수송은 입자가 아닌 파도처럼 동작한다 양자 효과를 나타내는 Fabry-perot 간섭 패턴은 입사 전자파와 반사 된 전자파 사이의 간섭에 의해 형성된다[참조로 돌아 가기]

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