Срочные новости раздела
Это прорыв: российские ученые предложили технологичный способ сортировки нанотрубок

Это прорыв: российские ученые предложили технологичный способ сортировки нанотрубок

Углеродные нанотрубки — это уникальные по своей физической природе и свойствам объекты. Они активно исследуются в последние три десятилетия и могут применяться в различных областях науки и техники: в материаловедении, физике, электронике и многих других.

Российские физики показали, что можно использовать туннельный контакт для спектроскопии электронных состояний углеродных нанотрубок. Предложенная технология изготовления туннельного контакта и метод спектроскопии помогут точно определять ширину запрещенной зоны нанотрубок, которая является ключевой характеристикой для разработки любых электронных устройств на их основе. Результаты работы были представлены в журнале Applied Physics Letters.

Углеродную нанотрубку можно рассматривать как свернутый в трубку лист графена. Уникальность свойств углеродных нанотрубок связана с тем, что от того, каким конкретно образом этот лист был свернут в трубку, зависит ширина запрещенной зоны, которая определяет полупроводниковые либо металлические свойства нанотрубки.

Можно провести следующую аналогию: представьте себе обычный лист бумаги — его можно легко свернуть в трубку, соединяя либо две противоположные стороны, либо два противоположных угла, или же можно соединить угол с любой точкой на противоположной стороне. Свойства листа бумаги никак не зависят от того, каким конкретно образом его свернули в трубку.

Если теперь мы заменим лист бумаги на маленький кусочек графена, то окажется, что в зависимости от того, каким именно способом мы свернули графен в трубку, он будет вести себя либо как полупроводник, либо как металл с точки зрения проводимости. Такое поведение делает углеродные нанотрубки очень привлекательным материалом для создания всевозможных электронных устройств.

Ширина запрещенной зоны — это основная характеристика полупроводников, которая в первую очередь обусловливает возможности их применения. На данном этапе развития технологий пока не придуман хороший способ выращивать углеродные нанотрубки с заранее известной шириной запрещенной зоны. В процессе синтеза могут вырастать углеродные нанотрубки с различной шириной запрещенной зоны и даже вообще без нее.

Чтобы определять ширину запрещенной зоны и конкретный вид распределения электронов по энергии, для каждой отдельной трубки традиционно использовалась туннельная спектроскопия при помощи туннельного микроскопа. Этот метод имеет ряд недостатков, он неточный, дорогой и нетехнологичный. 

В опубликованной работе ученые предложили технологичный (то есть хорошо совместимый с современными технологиями изготовления электронных устройств) и масштабируемый метод для определения спектра электронов одиночной углеродной нанотрубки. Для этого исследователи изготовили туннельный контакт.

Туннельный контакт — это контакт с очень высоким электрическим сопротивлением. Металл контакта не напрямую связан с трубкой, а через тонкий слой диэлектрика.

«Диэлектрик создает туннельный барьер — энергетическую стену, которая препятствует переносу носителей заряда. “Классическая” частица не может преодолеть такой барьер, но квантовая механика “позволяет” электрону проводимости или дырке пройти сквозь такой барьер, то есть протуннелировать. Важно, что вероятность туннелирования пропорциональна плотности состояний в исследуемом объекте. Благодаря этому свойству туннельный контакт позволяет сканировать распределение электронов по энергии в трубке», — комментирует один из авторов исследования Яков Матюшкин, младший научный сотрудник лаборатории наноуглеродных материалов МФТИ, аспирант ВШЭ.

Исследователи сделали серию образцов, каждый из которых представлял собой одиночную углеродную нанотрубку с двумя парами омических и двумя парами туннельных контактов.

Сначала ученые вырастили на кремниевой подложке трубку, а затем присоединили к ней туннельные и омические контакты. В ходе эксперимента при температуре жидкого гелия между туннельным и омическим контактом прикладывали напряжение и измеряли электрический ток, который протекал через систему. Зависимость тока от напряжения позволила получить спектр электронов в углеродной нанотрубке и узнать ширину запрещенной зоны.

«Предложенный в работе метод позволяет не только получить информацию о зонной структуре углеродной нанотрубки, но и выяснить, как она меняется под влиянием внешних воздействий. В частности, в данной работе мы при помощи туннельного контакта напрямую наблюдали снятие долинного вырождения в магнитном поле. Этот давно предсказанный эффект, проявляющийся в энергетическом расщеплении максимумов плотности состояний, мы впервые продемонстрировали в случае индивидуальной нанотрубки», — говорит соавтор исследования Георгий Федоров, заместитель заведующего лабораторией наноуглеродных материалов МФТИ.

Посмотрите на самые странные изобретения ученых прошлых веков. Некоторые разработки выглядят слишком неправдоподобно, но они действительно существовали:

Источник: hi-tech.mail.ru

Последние записи - Hi-tech

самые читаемые новости

#Hi-tech

Его сфотографировали члены экипажа частной яхты и камеры спутника.Ученый из Университета штата Колорадо Стивен Миллер получил подтверждение своего открытия — биолюминесцентного явления под названием
подробнее...

Обновление доступно для установки на все устройства, работающие под управлением ОС Android.В официальном Telegram-канале Сбер объявил о выпуске масштабного обновления мобильного приложения «Сбербанк
подробнее...

Чего разработчики только не придумают.Фанаты легендарной DOOM знамениты своими попытками запускать игру на самых необычных вещах и в самых странных местах. Блогер под ником Kgsws пошел дальше и
подробнее...

Опубликованы первые научные фото новейшего космического телескопа.Потрясающие изображения, сделанные самым большим и мощным космическим телескопом в мире, доказывают, что механизмы «Джеймса Уэбба»
подробнее...

Гаджеты новой линейки выделяются RGBW-сенсором 64 Мп, разработанным совместно с Samsung. Он увеличивает светопоглощение на 208%, что повышает яркость изображения.В новой серии три смартфона: Camon 19
подробнее...

В социальных сетях завирусились ролики с MacBook Air на чипах M2. На видео энтузиасты пытаются создать вечную зарядку, чтобы ноутбуки работали постоянно.Алгоритм очень простой: два шнура, в которых с
подробнее...

Stray не оставляет равнодушными ни игроков, ни экспертов, ни настоящих питомцев.Stray – приключенческая игра от третьего лица, действие которой разворачивается на неоновых улицах и в угрюмых, грязных
подробнее...

Потребители экономят на звуке.Россияне стали чаще покупать копии наушников от Apple. Спрос на TWS-наушники вырос на 10-15%. При этом 80% из них — реплики AirPods.Компания «М.Видео-Эльдорадо» сообщила
подробнее...

Вдохновившись латиноамериканской и уличной культурой, люксовый бренд Caviar выпустил коллекцию смартфонов Desperado.В производстве корпусов стилизованных iPhone использовали авиационный титан с
подробнее...

Главный игровой смартфон ASUS на топовом процессоре Snapdragon можно приобрести за 40 тыс. рублей.Несколько недель назад компания ASUS представила свой самый навороченный смартфон для геймеров ROG
подробнее...

Эти прелестные зверьки растопят ваше сердце.Российский блогер Денис Ширяев порадовал пользователей очередной порцией изображений. Он сделал их с помощью нейросети DALL-E 2. Результатом энтузиаст
подробнее...

Так будут выглядеть гонки «будущего».Консультант по техническому маркетингу компании Epic Games по имени Дэвид Бейлис представил серию скриншотов автомобилей. Их он не фотографирует, а вручную делает
подробнее...

Народный любимец с привлекательными опциями продается менее чем за 15 000 рублей.Одно из главных достоинств Infinix Note 12 Pro 5G — тройная камера с главным датчиком 108 Мп. Его дополняют два сенсора
подробнее...

У вас селфи на главном экране смартфона? Психологи рекомендуют вам задуматься.По словам группы ученых-психологов из США, обои рабочего стола смартфона могут сказать о вас больше, чем вы думаете. Как
подробнее...

В Москве прошла презентация нового бренда электроники — Passion. Редакция Hi-Tech Mail.ru еще до официального анонса увидела новинки: офисные и игровые ноутбуки, мониторы и смартфоны Passion.Дата
подробнее...

На кадрах запечатлена долина Маринер, которая славится гигантской системой каньонов — одной из самых больших в Солнечной системе.Снимки сделаны с помощью стереокамеры высокого разрешения (HRSC)
подробнее...

Ранее о существовании подобных существ не было ничего известно.Британские исследователи-палеонтологи обнаружили окаменелости древнейшего хищника нашей планеты. По данным, опубликованным на сайте
подробнее...

Скачивать их или нет — выбор каждого.Минцифры опубликовал проект, который вступит в силу 1 сентября 2022 года. В нем составлен список социально значимых приложений для размещения на российской
подробнее...