美国科学家研发出一项与CMOS兼容的纳米技术,该技术通过在重量轻盈的纳米碳管薄膜(carbon nanotube film)上直接定义图形(direct patterning),制作出光致动悬臂(optically activated cantilevers)阵列。 研究人员表示以这项技术制作微光机系统(micro-optomechanical system, MOMS)将有助于降低太空探测的成本。
研究人员结合沉积、光刻及刻蚀等方法,以类似剪纸的方式在纳米碳管薄膜上制作出这些微型阵列的光致动悬臂。德拉瓦大学(University of Delaware)的Balaji Panchapakesan指出,现今的太空望远镜采用气动(pneumatic)或压电(piezo)致动机制来定位镜面,由于设备重量不轻因而送入太空的成本高昂。相比之下,轻量化的光致动器可由小巧的半导体雷射来驱动,酬载费用自然降低。
然而,如何以整批处理(batch processing)的方式将纳米碳管薄膜制作成一个完整的组件,却是一大挑战。Panchapakesan指出,只有当碳管薄膜内部无应力存在时,才可能直接对它制作图形,因此研究小组先让纳米碳管悬浮分散于溶液中,接着利用真空过滤(vacuum filtration)的方式形成厚130 nm的薄膜。这种名为纳米碳管纸的薄膜可藉由75°C的退火贴合在硅或氧化硅晶圆上,再以光刻技术(photolithography)高解析的图案将转移至碳管薄膜上,制造出长300 μm、宽30 μm、厚7 μm的悬臂。
研究人员发现,将波长808 nm、功率170 mW的激光聚焦在悬臂底部,可使悬臂顶端产生约23 μm的位移,此结果可与静电致动器(electrostatic actuators)相媲美。根据该小组的说法,场致发射显示器及生物医学组件也可能因此受益。他们也相信,通过提升纳米碳管的结构及物理特性,应该能使悬臂具有波长选择性。
该研究小组已经拥有这项技术的暂时性专利,目前他们正着手发展一系列以这种致动阵列为基础的微/纳米机械装置。