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技術(shù)人員找到解決碳納米管在未來電子器件中應(yīng)用問題的方法

作者：中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司來源：http://www.sikpqwc.cn 日期：2017-12-06 10:20:14

長期以來，硅基數(shù)字電子器件都是通過等比例縮小尺寸的方式獲得性能和制造成本的改善。然而，當(dāng)前這種可能性由于硅基器件尺寸接近物理極限而變得越來越渺茫。因此，為了進(jìn)一步提升電子器件性能、降低成本，需要尋找新的發(fā)展途徑。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，科技巨頭IBM積極投入到可替代硅基電子器件的下一代計(jì)算及電子器件研發(fā)行列中。

就使用碳納米管替代硅基材料而言，最大的挑戰(zhàn)在于接觸電阻問題，即尺寸縮小時(shí)碳納米管溝道的低阻特性改變。晶體管電阻包括溝道電阻和接觸電阻，雖然碳納米管的溝道電阻比硅更低，但如果利用碳納米管制造晶體管就必須將其尺寸縮小至一納米以下，因?yàn)槿绻麥系篱L度太長，碳納米管晶體管就失去了實(shí)用價(jià)值。碳納米管尺寸縮小后，其接觸電阻開始占據(jù)主導(dǎo)地位，決定晶體管的電阻大小。

碳納米管作為一種新型半導(dǎo)體材料用于構(gòu)建晶體管。金屬通常被用來與半導(dǎo)體材料形成電接觸。金屬通過表面張力的作用向碳納米管施加壓力。先前的研究表明，這種壓力的大小足以將碳納米管壓平。科爾科沃科技學(xué)院研究人員最近經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管被金屬壓平后會(huì)顯現(xiàn)金屬特性。且在這種情況下，碳納米管晶體管的接觸電阻會(huì)增加，而不會(huì)減小。原因在于，在金屬的壓力作用下，碳納米發(fā)生了形變，其軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)被破壞掉了。

目前，由科爾科沃科技學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)幫我們找到了減小接觸電阻的方法：首先，他們指出，使用直徑相對(duì)較小的碳納米管構(gòu)建晶體管更好。為了更容易理解，我們可以將碳納米管想象成很粗的鋼管，然后把金屬電接觸想象成一個(gè)錘子，顯然，直徑較粗的鋼管更容易被砸扁；其次，還應(yīng)該使用表面張力更小的金屬材料做電接觸。這樣會(huì)減弱“錘子”的擊打力，不至于將碳納米管壓平。該研究成果已發(fā)表在頂級(jí)物理學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

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