Основы наноелектроники / Основы наноэлектроники / ИДЗ / Книги и монографии / Нанотехнологии (Пул), 2005, c.325

стенок и внешним диаметром одностенной и многостенвой нанотрубок и зна­ чениями сопротивления для случал, когда медная или вольфрамовая ПРОБОЛока диаметром 100нм и длиной 500нм заменяется углеродной нанотрубкой. Что­ бы получить значение сопротивления, эквивааевтное значению еопротивлевия обычной медной проволоки, необходимо использовать одностенную углеродную нанотрубку с наружным диаметром не более 2 нм. С многостенной углеродной ненотрубкои, например, двухстенной. наружный диаметр должен быть не бо­ лее Знм. Другими словами, необходимо вырастить углеродную нанотрубку с внешним диаметром 2им, либо Зим, иезависимо от того, является ли она од­ ностенной или многостенной.

CNT

внешний диаметр нанотрубки (ИМ)

На рис. Д.2.З показава зависимость между наружным диаметром и шири­ ной запрещенной зоны одностенной углеродной нанотрубки. Только одностенная углеродная ванотрубка демонстрирует характеристики, похожие на характери­ стики полупроводника. Можно заметить, что одностенная углеродная нанотру6­ ка может иметь разную ширину запрещенной зоны: 1,5 эВ, как у арсенада галлия, приблизительио lзВ, как у кремния или 0,7 зВ, как у германия, в зависимости от различий В диаметре. Однако, из вышеприведенных значений становится ясно, что ширина запрещенной зоны изменяется уже при возрастании диаметра иа­ нотрубки всего на 0,1 нм, что вызывает необходимость жесткого контроля диа­ метра одностенной углеродной нанотрубки с точностью приблизительно 0,1 нм

Д.2.3. Подходфирмы ULVAC J<: У2Аеро!Жым uauотруб?С1Ш ~

для того, чтобы получить желаемую ширину запрещенной зоны. В данной ста­ тье следует отметить, что большое внимание должно уделяться контролю числа стенок нанотрубки и наружного диаметра, но имеется и множество других па­ рвметров, типа хиральности (которую можно определить как тип закрученной спирваи, либо через вектор хиральности}, длины, направления, положения роста

и других парвметров, контролирующих характеристики углеродных нанотру­

бок, при этом, для того, чтобы углеродные нанотрубки можно было применять в технологии полупроводников, необходимо тщательно контролировать каждый

из этих параметров.

Д.2.З. Подход фирмы ULVAC к углеродным нанотрубкам

Фирма ULVAC разработала и начала серийное производство систем для нанесе­ ния алмазных пленок или алмазоподобных углеродных пленок. В 1999г. фирма ULVAC разработала и приступила к серийному производству системы для оса­ ждения углеродных нанотрубок на подложках диаметром 1 дюйм (25 мм) (Мо­ дель CN-CVD-I00). Серия CN-CVD - линейка систем, разработанных для выра­ щивания углеродных нанотрубок методом плазменного эпитаксиадьного осажде­ ния из газовой фазы. Модели называются CN-CV-l00, CN-CV-400, и CN-CV-800, где номер модели представляет диаметр подложки в дюймах, умноженный на 100, то есть модель CN-CVD-I00 предназначена для работы с подложками диа­ метром 1 дюйм (25,4мм), а модели CN-CVD-400 и CN-CVD-800 для работы с подложками диаметром 4 дюйма (около 100мм) И 8 дюймов (около 200мм), со­ ответственно. Модель CN-CVD-800 теперь используется для выращивания мно­ гостенвых углеродных нанотрубок на всей поверхности подложки диаметром 8 дюймов, что является самым большим диаметром подложки для наиотрубок, объявленным за последнее время. Модель GN-CVD-300 - система для роста гра­ фитовых нанотрубок методом химической газофазной элитаксии на подложках

.раамером с лист бумаги формата А4 (294 мм х 210мм).

На рис.Д.2.4 покаэвна принципивльная схема модели CN-CVD-I00. Метод осаждения нанотрубок: 1) в камеру реактора подают технологический газ (ме-

Д.2.4-. ТребованlJ.Я 11: оборудованию дл.я nрименеtш.я уг.ltеродных uаuотрубоn d

Д.2.4. Требования к оборудованию для применения углеродных нанотрубок в полупроводниковой

технологии

Исследователи ДОЛЖНЫ иметь возможность контролировать параметры, кото­ рые влияют на характеристики нанотрубок и только с такой точки зрения рас­ сматривать требования к техническому заданию на систему по выращиванию нанотрубок. В этой связи компания ~ULVAC» испытывает также другие тех­ нологии выращивания навоз-рубок, кроме вышеупомянутого метода химической газофазовой элитаксии в СВЧ-поле.

Источник углерода

111

Частица металлическо

каталиu.тора

Рис. Д.2.6. Механизм роста углеродных нанотрубок

Для того, чтобы контролировать наружный диаметр углеродной нанотрубки, также необходимо иметь оборудование для изменения формы и толщины ката­ литической металлической поверхности, либо использовать мельчайшие частицы с заранее заданным диаметром. Необходимо иметь возможность выращивания точно заданного количества углеродных нанотрубок в точно заданном месте, и с точно заданными длиной и диаметром.

Рис. Д.2.7.

Д.2.5. Заключение

Изученные к настоящему времени характеристики углеродных нанотрубок уже

позволяют утверждать, что они намного иревосходят аналогичные карактери­

.стики обычных материалов. Однако, механизм роста углеродных нанотрубок

еще не совсем ясен, и для внедрения нанотрубок в полупроводниковую техноло­ гию может потребоваться долгое время.

C::~ Дополнение2

Рис. Д.2.8. Нанотрубки, изготовленные методом ){КМИ'lеСIIDi! газефазовой эпитаксии и химической ra.зoфaзовой

апитеясии 11 поле ВЫСОКОЙ частоты

Напряженность злектричесюзго ПОЛЯ (ВJMКМ)

Рис. Д.2.9. Эмиссионные характеристики