IBM科學(xué)家開創(chuàng)碳納米管性能測量新方法

日前，IBM （NYSE:IBM）科學(xué)家宣布他們對碳管內(nèi)的電荷分布進(jìn)行了測量，并發(fā)現(xiàn)其直徑小于2納米，這比人類的一縷頭發(fā)細(xì)50,000倍。這項(xiàng)新穎的技術(shù)借助電子和聲子交互作用為碳納米管電學(xué)性能提供了一個(gè)詳細(xì)的解釋，與今天常規(guī)的硅晶體管相比，這一材料為更小、更快并且能耗更低的計(jì)算機(jī)芯片提供了基礎(chǔ)。

　　聲子是原子內(nèi)部震動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)，能夠確定材料的熱性能和電導(dǎo)率。電子主要運(yùn)送和產(chǎn)生電流。這兩者都是材料的重要屬性，它們可以用來傳送電信號并執(zhí)行計(jì)算。

　　電子和聲子的交互作用能夠產(chǎn)生熱量并且阻止計(jì)算機(jī)芯片內(nèi)的電流。通過了解電子和聲子在碳納米管內(nèi)的交互作用，研究人員已經(jīng)找到一種更好的方式來衡量其是否適合作為未來計(jì)算機(jī)芯片內(nèi)的電線和半導(dǎo)體。

　　為了使碳納米管能夠在構(gòu)建邏輯電路中發(fā)揮作用，科學(xué)家正在致力于展示它們的高速度，高堆積密度和低能耗，以確定它們潛在大規(guī)模生產(chǎn)的可行性。

　　IBM院士及IBM納米管研究負(fù)責(zé)人Phaedon Avouris博士表示：“納米電子的成功將在很大程度上取決于納米結(jié)構(gòu)的特性和可再生能力，例如碳納米管。采用這項(xiàng)技術(shù)，我們現(xiàn)在能夠看到并了解單獨(dú)的碳納米管的本地電學(xué)性能。”

　　到目前為止，研究人員已經(jīng)能夠建立優(yōu)異性能的碳納米管晶體管，但是也面臨再生能力的挑戰(zhàn)。碳納米管對于環(huán)境影響非常敏感。例如，外來物質(zhì)可修改碳納米管的特性，從而影響電流和改變設(shè)備性能。這些交互作用是典型本地的，并且能夠改變多種設(shè)備中一個(gè)集成電路，甚至一個(gè)單一納米管的電子密度。

　　在一個(gè)納米管內(nèi)測量本地電子密度變化，能更好地了解本地環(huán)境如何影響一個(gè)碳納米管的電荷，進(jìn)而制作出更多可靠的晶體管。因此，來自Yorktown Heights的IBM T.J. Watson研究中心的研究小組解決了這個(gè)測量問題具有重要意義。

　　這一成果于2007年10月14日在線發(fā)布在Nature Nanotechnology期刊上。該小組監(jiān)測了來自納米管的光分散的顏色（Raman效應(yīng)），并且發(fā)現(xiàn)光的顏色的細(xì)微變化符合納米管內(nèi)電子密度的變化。此項(xiàng)技術(shù)利用了原子運(yùn)動(dòng)和電子運(yùn)動(dòng)的交互作用，使電子密度的改變可以被反射在納米管原子震動(dòng)運(yùn)動(dòng)變化的頻率上。

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