碳纳米管作为晶体管的一个特点是,流经碳纳米管的电流必须从其他物质(通常是金属)进出碳纳米管。事实证明,这个结可能有很大的电阻。根据佐治亚理工学院和麻省理工学院(Songkil Kim etal)的团队所做的一篇论文,对于单壁碳纳米管(SWCNT)连接到金属,量子极限约为65 kΩ。
多壁碳纳米管(MWCNTs)可以提供低得多的电阻连接,但多低取决于您如何进行。溅射或蒸发只能让你到3-4 kΩ最好的情况下,没有污染。使用TEM-AFM和纳米操作+焦耳加热,你可以得到低至700 Ω,但这不是一个可行的商业过程。
该团队使用了电子束诱导沉积(EBID),这本质上是一种局部CVD,其中气体在电子束的控制下被分解。整个过程包括首先石墨化非晶态碳,然后形成连接。
将无定形碳退火成石墨是一项挑战。他们尝试使用电流来产生焦耳加热,但很难控制:随着退火的进行,电阻下降,导致电流上升,导致失控,可能造成损坏。所以他们去了烤箱。他们必须将温度保持在350°C,即石墨化开始的温度,以防止碳纳米管在更高的温度下氧化。
为了将金属形成的多个墙壁连接起来,他们将电子束引导到连接点附近。起初,他们的目标是略短的连接,使用后散射连接内墙-有点像一个篮球上篮。然后他们直接专注于连接来完成它。
接着是退火。
结果如下:
- 在进行接触之前,电阻在GΩ范围内。
- 如果只有外墙是连接的,他们就得到了3.8-kΩ的连接。
- 仅EBID进程就将阻力从GΩ提高到300 kΩ。
- 在350°C下退火10分钟,电阻降至1.4 kΩ。
- 进一步20-25分钟的退火使电阻一路下降到116 Ω。
注意,据我所知,创建的团队没有使用这个过程第一碳纳米管子系统最近在ISSCC报告。
详情见已发表论文,但请注意,它是在付费墙后面。