摩爾定律還能延續?納米碳管電晶體性能已超越

發布時間:2016-09-22      點擊:

如今半導體圈最棘手的事莫過于摩爾定律即將終結,研究人員不得不尋找矽材料的替代者來提升半導體的性能,而納米碳管就被認為是最有可能取代矽的材料之一。

近日,美國威斯康辛大學麥迪遜分校已經在這個材料的研發上有跨越式的突破,該校的材料學家成功研制了 1 英寸大小納米碳管晶體,并且首次在性能上同時超越了矽電晶體和砷化鎵電晶體。

顧名思義,納米碳管晶體是由納米碳管做為溝道導電材料制作而成的電晶體,其管壁只有一個原子厚,這種材料不僅導電性能好,而且體積能做到比現在的矽電晶體小 100 倍。另外,納米碳管晶體的超小空間使得它能夠快速改變流經它的電流方向,因此能達到 5 倍于矽電晶體的速度或能耗只有矽電晶體的五分之一。

不過因為技術的瓶頸,過去很長一段時間研究人員都沒能研制出性能優于矽電晶體和砷化鎵電晶體的納米碳管晶體,更不用奢望其應用在各類電子設備中。

據了解,按照傳統的做法,納米碳管內通常會混雜一些金屬納米管,但是這些金屬納米管會造成電子設備短路,從而破壞納米碳管的導電性能。威斯康辛大學麥迪遜分校的研究人員這次另辟蹊徑,他們利用聚合物取代了幾乎所有的金屬納米管,將金屬納米管的含量降到 0。01% 以下,這樣的做法大大提升了導電性能。

除此之外,該研究團隊還在制程上做出了改善,他們研發出的溶解方法成功移除納米碳管制造過程中產生的殘渣。

威斯康辛大學麥迪遜分校材料工程學教授邁克·阿諾德表示:“我們的研究同時克服了納米碳管面臨的多重障礙,最終獲得了性能首度超越矽電晶體的 1 英寸納米碳管晶體。納米碳管的許多設想仍有待實現,但我們終于在 20 年后完成超越。”

那么問題來了,石墨烯和納米碳管誰會成為下一代半導體材料?

(本文由 雷鋒 授權轉載)

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