美國海軍研究實驗室電子科技工程師18日表示，他們發(fā)現(xiàn)由單壁碳納米管制作的晶體管（SWCNT）具有在苛刻太空環(huán)境中生存的能力。目前他們正在研究電離子輻射對晶體結(jié)構(gòu)的影響，以及支持開發(fā)以SWCNT為基礎的用于太空輻射環(huán)境的納米電子設備。

      實驗室材料研究工程師科里?克瑞斯表示，環(huán)繞地球外圍的電粒子帶存在著輻射，太空電子設備面臨的主要挑戰(zhàn)之一是其長時間暴露在輻射環(huán)境中而不易受到影響，新的研究顯示由碳納米管制作的晶體管具有極強的抗電離輻射能力，在有電離輻射的情況下其工作性能幾乎不變。

      通常，電離輻射對晶體管的影響有兩種形式，即暫態(tài)效應和積累效應。暫態(tài)效應是指太空中電離子直接沖擊電子設備，導致電子設備中出現(xiàn)電流脈沖。如果該電流脈沖通過電路傳遞，那么它能讓數(shù)據(jù)中斷，這對那些依靠信號（如利用GPS導航）的人們而言是極其有害的。

      傳統(tǒng)電子設備的累積效應是設備氧化層中產(chǎn)生陷阱電荷的結(jié)果。氧化層包括柵氧化層以及用來隔離相鄰設備的隔離層，后者是輻射誘發(fā)先進互補金屬氧化物半導體（CMOS）設備工作性能下降的主要原因。累積效應最初能夠?qū)е侣╇?，并最終導致整個電路發(fā)生故障。

      研究人員預計，以SWCNT為基礎的納米電子設備幾乎能消除電離輻射造成的暫態(tài)效應。這是因為納米電子設備尺寸小、密度低，以及儀器中相鄰的納米晶體管相互隔離。此外，通過研發(fā)帶有由氮氧化硅材料制作的微小柵氧化層的SWCNT結(jié)構(gòu)，研究人員發(fā)現(xiàn)SWCNT晶體管再也不會因輻射而出現(xiàn)性能變化。堅固的介質(zhì)材料和自然隔離的一維SWCNT結(jié)構(gòu)致使電子設備極具抗輻射的能力。

      以SWCNT為基礎的晶體管所具有的抗暫態(tài)效應和累積效應能力讓其有潛力在未來幫助太空電子設備減少冗余和差錯糾正電路，同時保持電子設備的高保真質(zhì)量。電子設備中僅電路的減少就能大量地減少耗電量，并提高太空電子系統(tǒng)的性能。研究人員相信，在不久的將來，一旦SWCNT開發(fā)成功，其性能將超過硅基晶體管。

    總編輯圈點

      來自太空的高能粒子與地球兩極的大氣分子碰撞，帶來的是亦真亦幻的美麗極光。而如果這些高能粒子擊打在那些在太空中工作的航天器上，其結(jié)果卻可能是災難：設備失靈、造價不菲的航天儀器成為破銅廢鐵。從這個角度看，無論科學家發(fā)明的新型晶體管造價幾何，都是一項物有所值的新突破。因為且不談新型晶體管所能節(jié)約的耗電量，僅是航天器壽命因新型晶體管所延長的壽命，就能節(jié)省下不菲的航天器更新費用。