Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)

Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)

Методы получения

Для интегрирования углеродных нанотрубок в интегральную схему необходимы контакты. Для этого формируют электроды на подложке и кладут на них нанотрубку, либо помещают нанотрубки в необходимое место на подложке с помощью сканирующего туннельного или атомного силового микроскопа с последующим формированием контактов поверх нее с использованием стандартных литографических методов. Контролируемое выращивание нанотрубок между электродами,

изготовленными из металла-катализатора (Ti, Au, Al), является наиболее перспективным: трубка прикрепляется к контакту за счет сильного электростатического или химического взаимодействия. Титан обеспечивает наименьшее контактное сопротивление, поскольку в переходной области образуется карбида титана. Золото и алюминий не имеют стабильных карбидов и поэтому сопротивление их контактов к нанотрубкам выше.

Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)

Методы получения

Изготовлены прототипы выпрямительных диодов на контакте металлической и полупроводниковой нанотрубок, полевых транзисторов на полупроводниковых нанотрубках, одноэлектронных транзисторов на металлических нанотрубках. Т.к. атомы углерода в нанотрубке связаны между собой очень сильными связями, их очень трудно сместить относительно друг друга. Вследствие этого нанотрубки более устойчивы к электромиграции, чем медные и алюминиевые межсоединения в интегральных микросхемах. Плотность тока, пропускаемого по нанотрубке, может достигать 1013 А/ см2. Малый диаметр и высокие плотности тока делают их перспективными для применения в качестве эмиттеров электронов.

Фуллерены (fullerenes)

Общие сведения

Фуллерены – аллотропная модификация углерода состава Cn (n > 20) – представляют собой замкнутые

сфероидальные структуры, образованные атомами углерода. Самой устойчивой из них является молекула, содержащая 60 атомов углерода, C60,

которую и называют собственно фуллереном в честь американского архитектора Р. Б. Фуллера, который в 1954 г. запатентовал метод строительства перекрытий больших помещений в виде ажурных куполообразных конструкций путем сочетания пяти- и шестиугольников. Также по форме фуллерен напоминает футбольный мяч и иногда фуллерен еще называют «бакиболл».

Фуллерены (fullerenes)

Общие сведения

Еще в 1970 г. Осава в Японии предположил, что высокую стабильность молекулы C60, а в 1973 г. советские химики

Д.А. Бовчар и Е.Г. Гальперн провели первые квантово- химические расчеты такой гипотетической структуры и подтвердили, что подобная структура углерода обладает высокой энергетической стабильностью. Обнаружены

молекулы C60 были в 1985 г. английским ученым Г.Крото с

коллегами в плазме, образовавшейся при лазерном испарении графита. В лазерный луч направляли на графитовую мишень в форме диска, находящуюся в печи при температуре 1200 °С. Образующиеся пары углерода уносились потоком гелия и осаждались на стенках камеры. Анализ продуктов осаждения, проведенный с помощью масс-спектрометрии, показал, что в них содержатся вещества с молекулярной массой 720 и 840. Это и были

первые фуллерены - C60 и C70.

Фуллерены (fullerenes)

Общие сведения

Молекулы других фуллеренов имеют далеко не столь симметричную форму и термодинамически менее

устойчивы, чем C60, что важно для получения C60.

Фуллерены (fullerenes)

Общие сведения

Структура других фуллеренов может быть получена путем добавления (для высших) либо исключения (для низших)

шестиугольников в фуллерен C60. Низший из фуллеренов C20 представляет собой додекаэдр – один из пяти

правильных многогранников, в котором имеется 12 пятиугольных граней, а шестиугольные грани отсутствуют.