(PhysOrg.com) -- Les semi-conducteurs fournissent les bases de nombreuses voies différentes de recherche sur les appareils. En effet, bon nombre des dispositifs technologiques courants dans notre société reposent sur des semi-conducteurs. Cependant, alors que nous explorons de plus en plus les opportunités offertes à l'échelle nanométrique, de nouveaux matériaux semi-conducteurs sont nécessaires. L'un des matériaux semi-conducteurs les plus prometteurs à ce niveau est le nanotube de carbone (CNT).
« L'utilisation de nanotubes de carbone pour les capteurs est très prometteuse. » Ning Xi raconte PhysOrg.com . Xi est professeur John D. Ryder de génie électrique et informatique à la Michigan State University, et dirige un groupe qui travaille sur l'ingénierie des bandes interdites CNT à utiliser comme capteurs infrarouges. Xi a travaillé avec Kin Wai Chiu Lai, Carmen Kar Man Fung et Hongzhi Chen à Michigan State, et Tzyh-Jong Tarn à l'Université Wasington à St. Louis pour développer un processus qui est décrit dans Lettres de physique appliquée :« Ingénierie de la bande interdite des nanotubes de carbone pour les capteurs infrarouges. » Ce projet est soutenu par l'Office of Naval Research.
« Pour les matériaux semi-conducteurs, la bande interdite est l'un des paramètres les plus importants, », explique Xi. « La bande interdite représente la quantité d'énergie nécessaire pour déplacer un électron. Pour que l'électron se déplace, il doit être capable de sauter par-dessus cet écart. Il faut changer la composition du matériau pour changer la bande interdite, et c'est très difficile. Les gens ont essayé toutes sortes de façons de le faire pendant des années. »
En ce qui concerne les capteurs, l'utilisation de NTC avec des bandes interdites différentes peut aider à identifier différents types de lumière. "La lumière infrarouge a une certaine longueur d'onde, ", dit Xi. « Vous avez besoin d'une certaine bande interdite pour détecter cela. Si vous avez des nanotubes avec des bandes interdites différentes, vous pouvez concevoir un capteur pour détecter différents spectres infrarouges. Et puisque ces nanotubes sont si petits, il est possible de mettre en réseau différents CNT avec des bandes interdites différentes.
Afin de concevoir les bandes interdites afin qu'elles puissent fournir les capteurs semi-conducteurs, Xi et ses collègues ont créé un processus d'élimination des couches de NTC à parois multiples. « Ce qui est intéressant avec les nanotubes de carbone, c'est que la bande interdite dépend du rayon. Si vous avez un nanotube multi-parois, vous pouvez décoller la couche externe pour modifier le rayon. Et cela change aussi la bande interdite. Au lieu de changer le matériau semi-conducteur, il est possible de régler la bande interdite à la bonne valeur, Un pas après l'autre."
Xi et ses collègues et collaborateurs ont développé un processus qui leur permet d'utiliser le contrôle de rétroaction pour supprimer des couches de CNT multi-parois. « Nous avons pu le faire expérimentalement, avec une relative facilité par rapport aux processus antérieurs pour le réglage de la bande interdite, », souligne Xi. « Nous avons pu générer différents types de nanotubes de carbone avec différentes bandes interdites, et capable de détecter plusieurs longueurs d'onde de lumière à travers un spectre.
Pouvoir régler une bande interdite sans avoir à fabriquer un nouveau matériau est un grand pas en avant dans les semi-conducteurs, et Xi espère que ce processus pourra être utilisé à d'autres fins. « Nous nous intéressons principalement aux nanocapteurs infrarouges, mais il pourrait y avoir d'autres applications pour cette technologie.
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