(PhysOrg.com) -- I semiconduttori forniscono le basi per molte diverse vie di ricerca sui dispositivi. Infatti, molti dei dispositivi tecnologici comuni nella nostra società dipendono dai semiconduttori. Però, mentre esploriamo sempre più le opportunità offerte su scala nanometrica, sono necessari nuovi materiali semiconduttori. Uno dei materiali semiconduttori più promettenti a questo livello è il nanotubo di carbonio (CNT).
"C'è una grande promessa nell'usare un nanotubi di carbonio per i sensori". Ning Xi racconta PhysOrg.com . Xi è John D. Ryder Professore di Ingegneria Elettrica e Informatica presso la Michigan State University, e guida un gruppo che sta lavorando all'ingegneria dei band gap CNT da utilizzare come sensori a infrarossi. Xi ha lavorato con Kin Wai Chiu Lai, Carmen Kar Man Fung e Hongzhi Chen allo stato del Michigan, e Tzyh-Jong Tarn alla Wasington University di St. Louis per sviluppare un processo descritto in Lettere di fisica applicata :"Ingegnerizzazione del gap di banda dei nanotubi di carbonio per i sensori a infrarossi." Questo progetto è sostenuto dall'Office of Naval Research.
“Per il materiale semiconduttore, il band gap è uno dei parametri più importanti, Xi spiega. “Il band gap rappresenta quanta energia è necessaria per muovere un elettrone. Affinché l'elettrone si muova, deve essere in grado di superare questo divario. Devi cambiare la composizione del materiale per cambiare il band gap, e questo è molto difficile. Le persone hanno provato tutti i modi per farlo per anni”.
Per quanto riguarda i sensori, l'utilizzo di CNT con band gap differenti può aiutare a individuare diversi tipi di luce. “La luce infrarossa ha una certa lunghezza d'onda, "dice Xi. “Hai bisogno di un certo gap di banda per rilevarlo. Se hai nanotubi con band gap differenti, è possibile progettare un sensore per rilevare diversi spettri di infrarossi. E poiché questi nanotubi sono così piccoli, è possibile schierare diversi CNT con differenti band gap”.
Al fine di progettare i band gap in modo che possano fornire i sensori a semiconduttore, Xi e i suoi colleghi hanno creato un processo per rimuovere strati di CNT multi-parete. “La cosa interessante con i nanotubi di carbonio è che il gap di banda dipende dal raggio. Se hai un nanotubo multiparete, puoi staccare lo strato esterno per cambiare il raggio. E questo cambia anche il gap di banda. Invece di cambiare il materiale semiconduttore, è possibile sintonizzare il band gap al valore corretto, Un passo alla volta."
Xi, i suoi colleghi e collaboratori hanno sviluppato un processo che consente loro di utilizzare il controllo del feedback per rimuovere strati di CNT multi-parete. “Siamo stati in grado di farlo sperimentalmente, con relativa facilità rispetto ai precedenti processi per la regolazione del gap di banda, ” sottolinea Xi. “Siamo stati in grado di generare diversi tipi di nanotubi di carbonio con diversi band gap, e in grado di rilevare più lunghezze d'onda della luce attraverso uno spettro.
Essere in grado di regolare un band gap senza dover creare un nuovo materiale è un grande passo avanti nei semiconduttori, e Xi spera che questo processo possa essere utilizzato per altri scopi. “Siamo interessati principalmente ai nanosensori a infrarossi, ma potrebbero esserci altre applicazioni per questa tecnologia”.
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