Des couches minces de nos nanotubes de carbone semi-conducteurs sont utilisées comme matériau actif dans des transistors à effet de champ. Ces réseaux de nanotubes peuvent être imprimés par jet d’encre ou par aérosol, et mènent à des mobilités de plus de 30 cm2/V.s et des ratios de courant (On/Off ratio) de plus de 10^6. Ces résultats sont supérieurs à ceux offerts par des polymères organiques par un à deux ordres de grandeur. Lorsqu’alignés, ces mêmes nanotubes peuvent atteindre des mobilités de plus de 1000 cm^2/V.s.
Les transistors à effet de champ (FET) sont les constituants fondamentaux de l’électronique moderne. Depuis des décennies, les FET sont fabriqués en utilisant des semi-conducteurs comme le silicium et l’arsenide de gallium.
Toutefois, ces matériaux sont sujets à des limitations de performance et de fabrication bien connues, surtout lorsque les dimensions des transistors approchent l’échelle quantique. Les nanotubes de carbone semi-conducteurs sont particulièrement bien adaptés pour remplacer ou complémenter les semi-conducteurs traditionnels, autant pour des applications de haute performance que pour des applications d’électronique flexible ou imprimable.
Par exemple, des transistors à effet de champ à base de nanotubes semi-conducteurs sont utilisés par de grandes compagnies pour des applications de senseurs de gaz.
Avantages des nanotubes de carbone :
- Incroyable mobilité : Les CNT semi-conducteurs individuels offrent la plus grande capacité à transporter des charges, soit une mobilité intrinsèque supérieure à celle du silicium cristallin (~100 000 cm^2/V.s).
- Hautes fréquences de coupure : les CNT semi-conducteurs hautement séparés (99,6% purs) ont atteint les plus grandes valeurs de courant intrinsèque à la fréquence de coupure mesurées à ce jour.
- Transformation : Les nanotubes de carbone peuvent être aisément dispersés dans de nombreux solvants organiques et inorganiques. De telles dispersions peuvent être imprimées, par procédé à jet d’encre ou encore par presse rotative, sur des substrats tels que le verre et le plastique.
- Faibles barrières Schottky : De très faibles barrières Schottky sont mesurées lorsque des nanotubes semi-conducteurs de large diamètre (1.3 nm) sont utilisés en conjonction avec des électrodes de contact faites de platine, de titane ou encore d’aluminium.
- Ajustement de la bande d’énergie interdite: La méthode de DGU peut être utilisée pour trier les nanotubes de carbone par diamètre et par bande d’énergie interdite. Nous avons la capacité de générer des nanotubes dispersés individuellement dans une bande d’énergie interdite entre 0,6 à 1,4 eV approximativement.
Dispositifs haute fréquence
Les dispositifs à haute-fréquence sont au coeur des technologies de télécommunication telle que la surveillance par radar. En effet, des radars à balayage électronique nécessitent des composantes électroniques et des émetteurs à haute-fréquence.
Des transistors à effet de champ (CNT-FET) ayant une fréquence de coupure de 80 GHz, faits avec des SWCNT semi-conducteurs de NanoIntegris, sont rapportés dans un récent article du journal Applied Physics Letters, illustrant les possibilités qu’offrent nos matériaux pour cette application. Ces travaux sont décrits dans la référence (Steiner, M. et. al., Appl. Phys. Lett., (2012), 101, 053123) ainsi que (Wang, C. et. al., Nano Letters, (2009), 9, 12, 4285-4291) et (Engel, M., et al., ACS Nano, (2008), 2, 2445-2452).