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IBM-Science:造出世界上最小的碳纳米管晶体管

编译者:姜山发布时间:Jul 25, 2017点击量:40594 来源栏目:科技前沿

2017年6月30日,Science发表IBM研究人员的文章,宣布制造出整体尺寸约为40nm的碳纳米管晶体管。目前主流的14nm节点硅基晶体管,其实际整体尺寸在90-100nm左右。这种碳纳米管晶体管不仅整体尺寸比硅基晶体管小一半,而且表现出相当高的归一化电流密度,在0.5V的低供给电压,亚阈值摆幅85 mV/dec下,电流密度高于0.9 mA/μm。此外,在超负荷运算工作下,新型晶体管较硅器件能传输更高的电流。

碳纳米管一直被研究者视为延续摩尔定律的潜在替代材料。但是,使用碳纳米管来替代传统硅基晶体管最大的难度在于,如果要达到理想的性能,碳纳米管截面直径要达到100nm左右,这比目前的硅晶体管要大得多。为了减少这个数字,IBM的研究团队使用钼制作触点,使其直接与纳米管的端部结合,从而减小了所需碳纳米管的体积。研究人员还添加了钴,以便可以在较低的温度下将合金与碳纳米管进行结合,从而缩小触点之间的间隙。并且,为了提高晶体管的传输电流,研究人员还将多根碳纳米管平行放置形成阵列。

目前最新的硅基晶体管技术已达到5nm节点,该节点下晶体管栅长约为20nm,在此基础上已经很难再取得突破。而碳纳米管直径约为0.4-2nm,这使其能够将晶体管栅长降低到10nm,且不会造成短沟道效应给器件性能带来的不利影响。并且同等尺寸下碳纳米管晶体管具有比硅晶体管更高的性能。不过,作为一项新技术,高性能纳米管逻辑晶体管距离商业化,还有一些工艺方面的问题如器件稳定性、一致性等需要解决。

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