Космические миссии, такие как Orion, который доставит астронавтов на Марс, раздвигают границы человеческих исследований. Но во время полета космические корабли сталкиваются с непрерывным потоком разрушительного космического излучения, которое может повредить или даже разрушить бортовую электронику.
Один из вариантов решения проблемы — включить углеродные нанотрубки в широко используемые электронные компоненты, такие как полевые транзисторы. Эти одноатомные трубки, как ожидается, сделают транзисторы более энергоэффективными по сравнению с кремниевыми версий. В принципе, сверхмалый размер нанотрубок также должен помочь уменьшить эффекты, которые приносит излучение. Однако радиационная стойкость полевых транзисторов из углеродных нанотрубок широко не изучалась. Группа ученых решила проверить — смогут ли они спроектировать этот тип полевого транзистора, и как он будет выдерживать высокие уровни излучения, а так же построить микросхемы памяти на основе этих транзисторов.
Для этого исследователи нанесли углеродные нанотрубки на кремниевую пластину в качестве полупроводникового слоя в полевых транзисторах. Затем они протестировали различные конфигурации транзисторов с различными уровнями экранирования, состоящими из тонких слоев оксида гафния, а также металлической платины и титана вокруг полупроводникового слоя.
Команда обнаружила, что размещение экранов как над, так и под углеродными нанотрубками защищает электрические свойства транзистора от входящего излучения до 10 Мрад — уровня, намного превышающего уровень, с которым может справиться большинство радиационно-толерантных электронных устройств на основе кремния. Когда экран был помещен только под углеродные нанотрубки, они были защищены до 2 Мрад, что сопоставимо с коммерческой радиационной стойкой электроникой на основе кремния.
Наконец, чтобы достичь баланса между простотой изготовления и устойчивостью к излучению, команда создала микросхемы статической оперативной памяти (SRAM) с версией полевых транзисторов с нижней защитой. Так же, как и в экспериментах с транзисторами, эти микросхемы памяти имели такой же порог рентгеновского излучения, что и устройства SRAM на основе кремния.
Эти результаты показывают, что полевые транзисторы на углеродных нанотрубках, особенно с двойным экранированием, могут стать многообещающим дополнением к электронике следующего поколения для исследования космоса, говорят исследователи.
