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             SciScape 新聞 (http://leos.bu.edu/)   
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[Aug 02, 00] 奈米管電子學

未來的微型導線，將以石墨(graphite)捲成直徑僅僅數埃大小的碳奈米管(carbon nanotube)製造。
而傳統上由數個半導體接面(junction)製造的二極體、電晶體等電子元件，也將由加工後的奈米管取代！

Michigan 州立大學的 David Tombek 教授將奈米管稱作是製造迷你電路的「夢幻材料」：因為奈米管有足夠的強度、
化學性質穩定、能夠承受極端的溫度條件、本質上可以在毫無電阻的狀況下讓電流通過。尤其令人驚訝的是，
奈米管可以依據本身的幾何構造產生導體或者是半導體的特性：製造者只要改變奈米管軸與蜂窩狀石墨晶格的角度，
就可以製造具有不同導電性質的材料。

我們都知道電子放大器(electronic amplifier)、電子閘(switch)以及電腦邏輯元件(computer logic element)都是
以半導體接面為基礎的電子元件，而這些半導體接面是由一對電子、電洞濃度相異的材料結合構成的。

由於目前研究人員已經可以改變奈米管中的載子濃度，因此進一步利用這些技術製造奈米管接面將是可以預期的。
日本東北大學的 Keivan Esfarjani 及其同僚特別針對幾種不同幾何結構的奈米管所形成的接面進行研究，
在計算其電壓、電流關係之後他們發現：第一，形成半導體接面的奈米管在某個電壓範圍內沒有任何電流通過，
而且這個範圍相對於電壓零點並不對稱，這恰好是製造二極體所需要的電子學特性。第二，形成金屬接面
的奈米管在特定的電壓範圍內，電壓與電流成反比的關係，也就是說增加電壓反而使得通過的電流變小，
這種性質也可以用來設計電子元件。
但是同一研究組的成員 Amir Farajian 表示，現階段在實驗室要觀察到他們預測的現象有兩個阻礙尚待克服：雖然研究人員
了解如何藉著摻雜載子的方法改變奈米管的電子、電洞濃度，但目前仍然沒有人成功的製造出奈米管接面，這是因為要控制在
同一根奈米管的不同部份摻雜濃度相異的載子相當地困難。另一個原因則是理論計算所假設的奈米管直徑僅僅約 5.5 埃，
如果增加直徑將會削弱理論預測的效應，而實驗上如何控制這種微小尺度的元件以達到運作條件仍不容易。
即便如此，這項計算工作仍舊為實驗學者提供了一個方向，也許在不久的將來我們就可以看見奈米管電路的誕生。

--參考論文：
A.Farajian, K.Esfarjani, and Y.Kawazoe, Phys. Rev. Lett. 82, 5084 (1999).


--摘譯自:
Physical Review Focus
<http://focus.aps.org/v3/st35.html>

 -- 責任編輯: Chia-Chen Chang <odyseuss@pagic.net>