Kleinste buizen voor de hoogste prestaties

Nano-koolstof halfgeleiders in de toepassingstest

Nano-koolstof halfgeleiders © Infinion Technologies AG
voorlezen

Onderzoekers zijn er voor het eerst in geslaagd koolstofnanobuisjes te gebruiken voor de constructie van vermogenshalfgeleiders. Dit wordt beschouwd als een doorbraak voor nanotechnologie, omdat wetenschappers eerder hebben aangenomen dat de kleine componenten in atoomgroottes niet geschikt zijn voor de hoge spanningen en stromen in vermogenshalfgeleiders. Dit zou op een dag stroomschakelaars veel kleiner en goedkoper kunnen produceren dan voorheen.

Nanobuisjes zijn kleine buisjes gemaakt van koolstofatomen met een diameter van een miljoenste millimeter. Het haar van een persoon is ongeveer 100.000 keer dikker. Computerchiptransistoren zijn al in onderzoekslaboratoria vervaardigd met deze kleine buisjes om informatie op te slaan en te verwerken. Maar alleen kleine spanningen en stromen zijn betrokken. Machtstransistors daarentegen - zoals gebruikt in elektromotoren, in lampen of in voedingen - zijn meer dan duizend keer groter in spanning en stroom. Ze dienen als schakelaars, die voornamelijk bezig zijn met het minimaliseren van energieverliezen of het vermijden van mechanische componenten. Tot nu toe zijn vermogenshalfgeleiders voornamelijk gemaakt van silicium, maar dit is relatief ingewikkeld en kostbaar.

Met hun eerste experimentele opstelling hebben onderzoekers van halfgeleiderfabrikant Infineon aangetoond dat koolstofnanobuizen ook werken in vermogenstransistors. Voorwaarde: ze moeten parallel worden verpakt in honderden of duizenden. Het prototype van Infineon schakelt met een spanning van 2, 5 volt LED's en kleine elektromotoren. Het bestaat uit ongeveer 300 nanobuisjes die parallel zijn gerangschikt. Bovenal zijn de voordelen van de nieuwe vermogenstransistors een aanzienlijk eenvoudiger fabricageproces, hogere schakelsnelheid, lage warmteontwikkeling en hoge stroomdichtheden, die de dicht opeengepakte koolstofbuizen weerstaan. De vermogenstransistors gemaakt van koolstofnanobuizen bevinden zich nog in de basisonderzoeksfase. Wanneer ze commercieel in grote hoeveelheden kunnen worden geproduceerd, staat deze nog open.

(ots - Infineon Technologies AG, 24.02.2004 - AHE)

tonen