科学家让硅片上垂直长出碳纳米管

该技术有助于制作更高级的微电子元器件  

　　本报8月4日电 就像盖摩天大楼那样，美国科研人员近日开发出能在硅片上垂直生长单个碳纳米管的新技术，这使分层堆积纳米管电路和元件成为可能，从而为制作更高级的纳米电子元件、传感器和无线装置打下了基础。 

　　该项研究的领导者之一、美国普渡大学机械工程系副教授费希尔称，让碳纳米管在硅片上垂直生长并排列，可以帮助制造出垂直型纳米电子装置，使人们有能力在同一区域集成更多东西，即在基板大小不变甚至更小的空间增加更多的电路层。 

　　研究人员首先利用电子束蒸发技术（半导体业常规加工方法），制造出由两层铝中间夹超薄铁层的“三明治”结构的薄板。然后用阳极电镀方法，在薄板上选择一些微小圆形区域氧化出圆柱形孔穴，制成厚度不到人发丝直径1％的“多孔模板”，孔径控制在30—50纳米间。在这一过程中，研究人员外加电场，精确控制这些纳米级小孔有序地排列。最后，研究人员把模板放到氢气和甲烷的混合气体中，并用微波破坏甲烷的结构，用铁作催化剂促使甲烷中的碳原子结合形成碳纳米管，而这些碳纳米管会随着孔穴垂直生长。 

　　据悉，薄板上制作孔穴的时间只需数秒钟，碳纳米管成形则需要几分钟。此项研究的另一位领导者森兹说，薄板上的每个小孔可长出一个单独的碳纳米管。这一点非常重要，因为它能让人们有目的地控制碳纳米管按指定位置和方式垂直生长，可满足未来电子设备和感应技术的需要。 

　　碳纳米管自发现以来，被认为将给电子工业带来革命性变化，可用于制造超细纳米导线、更小的电路或新型晶体管，从而造出更低能耗和高性能的计算机。为此，首先需要将碳纳米管与其他元件集成在一起。垂直排列技术就可让碳纳米管做到这一点，这一新技术最可能应用于无线计算机网络和雷达技术。