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碳纳米管可以帮助电子设备抵御外太空鈥檚 恶劣的条件
2022年03月30日    阅读量:1840     新闻来源:深圳资讯网    |  投稿

“用于耐辐射电子产品的碳纳米管”
美国化学会纳米

太空任务,如NASA的猎户座,将宇航员带到火星,正在推动人类探索的极限。但在它们的过境过程中,航天器会遇到持续不断的破坏性宇宙辐射,这可能会伤害甚至摧毁机载电子设备。为了延长未来的任务,研究人员在《ACS纳米》杂志上发表的报告显示,带有碳纳米管的晶体管和电路可以配置为在受到大量辐射后保持其电性能和记忆。

深空任务的寿命和距离目前受到驱动它们的技术的能效和鲁棒性的限制。例如,太空中的强烈辐射可能会损坏电子设备,导致数据故障,甚至使计算机完全崩溃。一种可能性是将碳纳米管纳入广泛使用的电子元件中,如场效应晶体管。与普通的硅基晶体管相比,这些单原子厚的晶体管有望使晶体管更加节能。原则上,纳米管的超小尺寸也应该有助于减少辐射对包含这些材料的存储芯片的影响。然而,碳纳米管场效应晶体管的辐射耐受性尚未得到广泛研究。因此,Pritpal Kanhaiya、Max Shulaker和同事们想看看他们是否能设计出这种场效应晶体管,以抵抗高水平的辐射,并基于这些晶体管构建存储芯片。

为此,研究人员在硅片上沉积了碳纳米管,作为场效应晶体管的半导体层。然后,他们在半导体层周围测试了具有不同屏蔽级别的不同晶体管配置,包括氧化铪、钛和铂金属薄层。研究小组发现,在碳纳米管的上方和下方放置屏蔽层,可以保护晶体管的电气性能免受高达10mrad的入射辐射,这一水平远远高于大多数硅基耐辐射电子设备所能处理的水平。当仅在碳纳米管下方放置屏蔽层时,它们受到的保护可达2mrad,这与商业硅基耐辐射电子产品相当。最后,为了在制造简单性和辐射鲁棒性之间取得平衡,该团队使用场效应晶体管的底部屏蔽版本构建了静态随机存取存储器(SRAM)芯片。就像在晶体管上进行的实验一样,这些存储芯片的X射线辐射阈值与硅基SRAM器件相似。研究人员说,这些结果表明,碳纳米管场效应晶体管,尤其是双屏蔽晶体管,可能是下一代太空探索电子学的有希望的补充。

作者感谢美国空军研究实验室和模拟设备公司的资助。

标签:行业资讯机械设备仪器仪表
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