35 vuotta - Kemia-lehti

TUTKIMUKSESSA TAPAHTUUMaailman nopeinnanotransistoriProfessori Päivi Törmän johtamaJyväskylän yliopiston ja Teknillisenkorkeakoulun tutkijoiden ryhmä onrakentanut maailman nopeimmanhiilinanoputkitransistorin.Uusi ennätys on 100 nanosekuntia. Parannusedelliseen eli 10 millisekuntiin on hulppea.Muistielementteinä käytettävät tavallisetFET-transistorit valmistetaan ohuella eristekerroksellapinnoitetulle puolijohdealustalle.Kun kahden elektrodin väliin asetetunporttielementin ja alustan välille kytketäänsopiva jännite, puolijohteeseen muodostuuportin alle ohut tyhjennysalue, jonka kauttavirtalähteeseen kytkettyjen elektrodien välilläkulkee virta.Nanoskaalan käsityötäFETin nanoversion Päivi Törmän ryhmätoteutti pinnoittamalla p-tyypin piitä hafniumdioksidillaja asettamalla atomivoimamikroskoopinavulla pinnalle yksiseinäisiäNanoputki yhdistää kaksi palladiumelektrodia. Putken jännitettä säätämällä säädelläänvirran kulkua elektrodilta toiselle. Elektrodien väli on 140 ja hafniumdioksidikerroksenpaksuus 20 nanometriä.nanoputkia. Asetteluvaihe on puhdasta käsityötä.Sitten luotiin sopivien putkien päihin palladiumelektroditelektronisuihkulitografialla.Lopuksi koko systeemi päällystettiin uudellahafniumdioksidikerroksella.Nano-FETin virtakanavana toimii nanoputki,joka ei muodosta tyhjennysaluettapuolijohteeseen. Putken itsensä on oltavapuolijohtavaa tyyppiä, jotta virta kulkisi senlävitse.Transistorin nopeus on putkenja sen kanssa kontaktissaolevien hafniumdioksidikerrostenelektronivyörakenteidenominaisuuksien ansiota.Hafniumdioksidikerroksettehtiinkotimaisella atomikerroskasvatusmenetelmällä(ALD).Menetelmä on myösmahdollistanut Intelinuusimpien, 45 nanometrinMarkku Rinkiöviivanleveyttä käyttävien transistorien valmistuksen.Pullonkaulana valmistusNopeudeltaan nano-FET kestää vertailunnykyisten kaupallisten muistien kanssa. Senhyviä puolia ovat myös pieni koko ja vähäinen,nanoamperitason virrankulutus.Transistori kuitenkin kestää vain toistakymmentätuhattakirjoitus/pyyhintä-sykliäennen kuin lakkaa toimimasta. Virta päällä-tilaa se ei kestä muutamaa tuntia kauempaa,joten siitä ei ole haihtumattomaksimuistiksi.Nopeutta ja kestävyyttä voidaan varmastivielä parantaa, mutta vakava kaupallistamiseneste on valmistus. Nanoputkien käsivaraisenasemoinnin tilalle olisi löydettäväteollinen menetelmä tai korvattava putketjollakin helpommin käsiteltävällä hiilipohjaisellamateriaalilla. Varteenotettava mahdollisuusvoisi olla grafeeni (ks. Kemia1/2008).Jari KoponenScanstockphotoUutuuskangassopii vaikkapahengenpelastajienvirka-asunmateriaaliksi.Nanokangasei kastuZürichin yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyttekstiilin, joka pysyy kuivanavedessäkin. Teollisuus toivoo saavansakeksinnön pikaisesti käyttöön.Kastumaton kangas syntyi, kun tutkijatpäällystivät polyesterikuitumateriaalineristävällä pinnoitteella, jokakoostuu nanokokoisista orgaanisistapiiyhdistesäikeistä. Eristys pysäyttääveden tekstiilin pintaan pisaroiksi, jotkavaluvat pois kevyesti vääntämällä.Kankaasta tehdyn uimapuvun voi kuljettaarannalta kotiin vaikka salkussailman että paperit kastuvat, tutkijat lupaavat.Vettä hylkivästä tekstiilistä voi uima-asujenlisäksi valmistaa muitakinvaatteita. Pinnoitteella on mahdollistapäällystää myös telttoja, talojen tasakattoja,metallia, lasia ja jopa puuta,kertoo Die Welt.Pekka T. Heikura18Kemia-Kemi Vol. 36 (2009) 2