美國(guó)科學(xué)家研制出多功能碳納米管二極管

 美國(guó)科學(xué)家以一根單壁式納米碳管(single-walled Carbon nanotube)，制造了一個(gè)p-n接面二極管(p-n junction diode)。該小組舍棄摻雜其它材料的方式，而是利用外加偏壓的靜電摻雜(electrostatic doping)來改變碳管的性質(zhì)。

    通用電氣全球研發(fā)(GE Global Research)的Ji Ung Lee指出，由于碳納米管的摻雜尚未被充分了解，很難以使用傳統(tǒng)方式去制作p-n接面二極管，因此該小組的作法是將單根納米碳管分為兩部分，分別外加正負(fù)閘極偏壓，以靜電方式納米碳管上產(chǎn)生p-n接面二極管。

    Lee等人利用標(biāo)準(zhǔn)的光刻技術(shù)和金屬沉積技術(shù)在硅晶園上制造分立的兩閘極（split gates），之后沉積上一層氧化層當(dāng)作閘極介電層，再以鐵納米微粒做為催化劑，以化學(xué)氣相沉積法制造直徑5到30納米的單壁式碳管，然后制造接觸電極連接納米碳管。該小組以這種方式在晶元上制造出每平方公分約400個(gè)組件，并挑選出含半導(dǎo)體性碳管的組件。這種二極管擁有在順向偏壓下為導(dǎo)體、反向偏壓下不導(dǎo)電的整流特性，且其電流-電壓曲線在低電壓時(shí)遵守理想的二極管方程式，其理想因子(ideality factor)趨近于一。

    納米碳管擁有直接能隙(direct band gap)，因此這種組件也具備發(fā)光二極管的功能；又因?yàn)殪o電摻雜是可調(diào)的，因此該組件可以有多種功能。譬如p-n接面的極性可以動(dòng)態(tài)地切換，以產(chǎn)生p-n或n-p接面，此外，同一種組件也可以被當(dāng)成p信道或n信道場(chǎng)效晶體管(FET)來操縱。

    此p-n接面納米碳管二極管在光電、傳感器或是電力電子領(lǐng)域上，將會(huì)有許多應(yīng)用。該小組下一步將研究其發(fā)光性質(zhì)，并持續(xù)改良組件結(jié)構(gòu)，以提升發(fā)光效率。