Новый метод пайки позволит производить транзисторы из углеродных нанотрубок для гибкой электроники

Исследователи из университета Иллинойса разработали новый достаточно простой и недорогой метод соединения путем пайки углеродных нанотрубок, которые являются слишком маленькими для того, чтобы их можно было спаять даже самым крошечным паяльником в мире. Такой метод соединения позволит изготавливать транзисторы не из кремния, а полностью из углеродных нанотрубок, которые очень прочны и гибки, что, в свою очередь, позволит располагать их на поверхности тонких и пластичных пластиковых листов, используемых в производстве дешевой гибкой электроники и гибких дисплеев.

Сами по себе углеродные нанотрубки являются превосходными проводниками электрического тока, проблемы с электрической проводимостью начинаются, когда углеродную нанотрубку пытаются соединить с другой нанотрубкой, с кремниевыми или металлическими частями полупроводниковых чипов. Плохой электрический контакт в месте соединения увеличивает его переходное сопротивление и существенно ухудшает характеристики транзисторов, изготовленных из нанотрубок. C обычными электрическими проводниками проблему контактов обходят просто спаивая их друг с другом, но как можно спаять крошечные нанотрубки, которые можно увидеть только под микроскопом, да и то не под всяким?

«Мне пришла идея, что нанотрубки можно спаять путем их нагрева при пропускании через них электрического тока» — рассказывает Джозеф Лидинг (Joseph Lyding), профессор электротехники из университета Иллинойса, — «Точно такой же процесс происходит в случае плохого контакта в обычной проводке, где возникают точки, нагретые до высокой температуры. В нашем случае мы используем эту высокую температуру в таких точках для инициации и ускорения определенной химической реакции, в ходе которой из реактива выделяется чистый металл, надежно спаивающий нанотрубки между собой».

Разработанный учеными процесс достаточно прост, в чем легко убедиться, просмотрев представленный ниже видеоролик. Он длится в течение нескольких секунд и улучшает электрическую проводимость цепей из углеродных нанотрубок на несколько порядков. Пока что разработанный процесс хорошо подходит для создания больших цепей из нанотрубок, но в ближайшем будущем он будет адаптирован для работы индивидуально с каждым устройством, сделанным из единственной нанотрубки.

«В ближайшее время мы планируем встроить в нашу технологию пайки процесс химического осаждения из парообразной фазы (сhemical vapor deposition, CVD)» — рассказывает профессор Лидинг, — «Технологии, реализующие такие процессы хорошо проработаны и уже используются в достаточно широких масштабах. Используя преимущества, которые нам дает процесс CVD, мы сможем выборочно соединять отдельные нанотрубки в транзисторы, а затем соединять эти транзисторы в более масштабные электронные схемы. Все это обещает быть быстрым и недорогим процессом».
«Наш метод легко реализовать с помощью имеющегося технологического оборудования, что позволит создавать компьютерные полупроводниковые чипы с весьма сложной струтурой» — объясняет профессор Лидинг, — «Мы прогнозируем, что начала практического применения разработанного нами процесса пайки нанотрубок можно ожидать в течение одного-трех следующих лет».