I nanotubi di carbonio - formazioni cilindriche di atomi di carbonio con incredibile forza e conduttività elettrica - sono molto promettenti per la creazione di nuovi dispositivi elettronici a bassa potenza su scala micron.

Ma trovare un modo per costruire una piattaforma informatica affidabile basata sul materiale in carbonio è stata una grande sfida per i ricercatori.

Ora, un team di ingegneri meccanici e dei materiali presso il Georgia Institute of Technology ha ideato un metodo per identificare le variabili delle prestazioni nei transistor realizzati con reti di nanotubi di carbonio. Il nuovo approccio potrebbe aiutare i ricercatori a creare dispositivi più affidabili e, in definitiva, a sfruttare tale tecnologia per una vasta gamma di applicazioni come l'elettronica indossabile, sensori e antenne.

"L'utilizzo di nanotubi di carbonio per realizzare transistor a film sottile con una buona ripetibilità delle prestazioni è stato difficile a causa delle imperfezioni casuali nel processo di fabbricazione, "ha detto Satish Kumar, professore associato presso la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering. "Queste imperfezioni casuali causano variazioni nelle proprietà dei nanotubi - differenze di lunghezza, diametro e chiralità. Tutte queste cose possono influire sulla conduzione di un nanotubo, che porta a queste variazioni di prestazioni.

"Quello che abbiamo fatto ora è creare un modo sistematico per stimare queste variazioni che potrebbero migliorare l'affidabilità dei dispositivi basati su reti di nanotubi di carbonio, " Egli ha detto.

Risultati dello studio, che è stato sponsorizzato dalla National Science Foundation, sono stati pubblicati a marzo in Transazioni IEEE sulla nanotecnologia .

Mentre la ricerca precedente ha esaminato come migliorare i metodi di produzione dei nanotubi di carbonio al fine di ottenere una maggiore uniformità, Il team di Kumar si è concentrato sull'analisi della variabilità delle prestazioni in modo statistico in modo che le caratteristiche delle prestazioni potessero essere più stimabili.

"Tale analisi è fondamentale per esplorare l'affidabilità e la stabilità dei circuiti basati su reti di nanotubi di carbonio e per ideare tecniche che possono aiutare a ridurre la variabilità delle prestazioni dei circuiti per varie applicazioni elettroniche, " Kumar ha scritto sul giornale con Jialuo Chen, uno studente laureato alla Georgia Tech.

Mentre alcuni nanotubi di carbonio conducono l'elettricità allo stesso modo di un semiconduttore come il silicio, alcuni nanotubi di carbonio hanno proprietà di conduttività più simili al metallo. Questi ultimi tipi sono chiamati nanotubi di carbonio metallico. La prevalenza di tali nanotubi di carbonio metallici in una rete è legata a problemi di prestazioni.

Lo studio ha scoperto che i nanotubi di carbonio di proprietà metallica hanno causato variazioni di prestazioni più nei transistor a film sottile con canali corti rispetto a quelli con canali lunghi, il che significa che i progettisti di dispositivi potrebbero ottenere prestazioni più elevate utilizzando reti con una maggiore concentrazione di transistor a film sottile a canale lungo.

I ricercatori hanno anche scoperto che le variazioni di lunghezza dei nanotubi di carbonio sembravano avere un impatto minore sulle prestazioni finché la rete di nanotubi era densa.

"I nostri risultati mostrano che la variabilità delle prestazioni dei transistor a film sottile può essere ricostruita utilizzando la funzione di distribuzione dei parametri rilevanti che ci aiuterà a creare circuiti più affidabili per consentire la prossima generazione di microelettronica flessibile a basso costo, " ha detto Kumar.