MOSFET时代的结束？碳纳米管最终在晶体管中优于硅

有史以来第一次，除硅以外的材料已经设法夸耀了晶体管领域的顶部性能规范。碳纳米管晶体管（CNT）最终可能接管晶体管生产中的统治冠军。

半导体器件的进步一直通过降低过去几十年来通过减少设备比例来提高我们的技术限制。目前的石墨烯和硅芯片具有几乎达到优化。由于他们的技术和科学局限性，我们被迫探索新的和更好的材料替代品。

20多年前，建议碳纳米管是由于其导电性而产生较小尺寸的碎片的答案。然而，由于金属和半导体单壁碳纳米管之外的差异和偏差，除了有关晶片对准的问题之外，这一想法已经被抛弃了几十年。

渲染单壁碳纳米管。图像来自Wikimedia Commons.。

但材料工程师大学威斯康星州 - 麦迪逊已经创建了由管理的碳纳米管（CNT）制成的晶体管优于最新的硅晶体管型号。

UW-Madison的CNT晶体管

该团队由两位材料和工程教授帕克马·戈兰和迈克尔阿诺德领导。UW-Madison团队能够生产比当前硅晶体管更快的1.9倍的晶体管。电流可以从晶体管的源极和漏极端子传输的速度调节电路可以操作的速度。更快的电流使电路中的设备能够更快地充电。

在他们的研究中发表在“科学”期刊上的进步该团队解释了创建新的CNT晶体管所涉及的困难和生产过程。该团队能够确定使特定聚合物能够对单壁碳纳米管进行调节以产生完全纯的溶液。

确定了具体条件，使得能够去除几乎所有（至0.01％）金属。称为浮动蒸发自组装（或FESA）的过程是由团队开发的2014年并且用于在高沉积速度下沉积与对齐的半导体单壁碳纳米管的阵列，其具有示例性放置和数量的控制。

截至目前，该团队能够在1x1英寸缩放晶片上制造此过程。

图片礼貌大学威斯康星州 - 麦迪逊。

与最先进的单个CNT FET和具有相同几何形状，尺寸和漏电流的商业金属氧化物硅FET相比，UW-MODISON团队对其CNT阵列的性能进行了基准测试。结果是CNT阵列产生的电流比氧化硅MOSFET高1.9倍。

使用来自单个CNT评估的数据，研究人员假设新的晶体管能够更快地运行五倍，电位比当前硅晶体管更有效的效率。

典型MOSFET的布局。图片礼貌牛津大学。

晶体管技术的未来

他们的研究进步可能导致CNT晶体管成功地使用硅晶体管，同时继续遵守摩尔定律的旧概念。这些晶体管在各种其他字段中的无线通信和计算机芯片中特别有用，因为它们要求大电流流过其电路，这正是新的CNT晶体管提供的内容。

该团队仍在继续进行研究，目前正在调整CNT的大小和形状，以匹配其硅对手，定期改变几何形状。它们也在开发RF放大器的中间，以提高信号强度。

CNT技术正在接近研究的发展水平，旨在推动潜在设备的性能。该工作目前是专利的，正在接受资金NSF.和几个军事分支机构。

迈克尔·阿诺德已被引用说，这是“对利用逻辑，高速通信和其他半导体电子技术进行碳纳米管的关键进步。”雷竞技最新app据他介绍，CNT终于超越硅是纳米技术20年的主要目标。

要了解更多信息，请查看本发明的研究人员的视频：