研究:納米碳管有助電子設備防宇宙射線

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【大紀元2021年11月20日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)進行長途太空旅行的一項挑戰是,大量的宇宙射線會損壞飛船內各種電子儀器。一份新研究提出,利用碳納米管建造的存儲器和電路,與現在所用的硅晶體管相比,不僅大幅節能,而且抵御輻射的能力也大幅度增強。

美國宇航局(NASA)正在規劃不遠的將來讓人類駕駛獵戶座飛船(Orion)飛往火星。現在還有許多技術問題等待解決。如何抵抗旅途中大量的太空輻射就是其中之一。

科學家考慮用碳納米管製造常用的電子元件,比如場效應晶體管。碳納米管是單原子層的細管材料,它比硅晶體管更節能。新的這份研究檢驗了碳納米管製成的場效應管的抗輻射能力。

研究人員把碳納米管放在一層硅片上,作為場效應管的半導體層。之後,測量加上不同保護層後這些場效應管的抗輻射能力。這些保護層是由氧化鉿、鈦和鉑金製成的薄層。

實驗顯示,如果在碳納米管的上面和下面都加上保護層,晶體管抗輻射能力最高可達10毫拉德(Mrad)——這比多數用硅晶體管製成的電子設備的抗輻射能力高出數倍;如果只在碳納米管的下面加上一層保護層,抗輻射力為2毫拉德——這和目前硅晶體管電子設備的抗輻射能力差不多。

在權衡了製造工藝難度和抗輻射能力之後,研究人員選用只有一層保護層的場效應管製成靜態隨機存取存儲器(SRAM)芯片,測試其抗輻射能力。檢測結果顯示,新型存儲器芯片在大幅提高耗能效率的情況下,其抵抗X射線的能力和硅芯片SRAM設備達到了差不多的水平。

研究稱這些實驗結果表明,將來使用碳納米管製成的場效應管製造太空旅行所使用的下一代電子儀器是個好辦法。隨著製造工藝的改進,可以考慮用上雙保護層工藝,還能抵抗更高水平的輻射。

這項研究10月27日發表於《美國化學協會‧納米》(ACS Nano)期刊。◇

責任編輯:葉紫微

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