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技术人员找到解决碳纳米管在未来电子器件中应用问题的方法

作者:中国科学院成都有机化学有限公司 来源:http://www.timesnano.com 日期:2017-12-06 10:20:14


 
长期以来,硅基数字电子器件都是通过等比例缩小尺寸的方式获得性能和制造成本的改善。然而,当前这种可能性由于硅基器件尺寸接近物理极限而变得越来越渺茫。因此,为了进一步提升电子器件性能、降低成本,需要寻找新的发展途径。为了实现这样的目的,科技巨头IBM积极投入到可替代硅基电子器件的下一代计算及电子器件研发行列中。
就使用碳纳米管替代硅基材料而言,最大的挑战在于接触电阻问题,即尺寸缩小时碳纳米管沟道的低阻特性改变。晶体管电阻包括沟道电阻和接触电阻,虽然碳纳米管的沟道电阻比硅更低,但如果利用碳纳米管制造晶体管就必须将其尺寸缩小至一纳米以下,因为如果沟道长度太长,碳纳米管晶体管就失去了实用价值。碳纳米管尺寸缩小后,其接触电阻开始占据主导地位,决定晶体管的电阻大小。
碳纳米管作为一种新型半导体材料用于构建晶体管。金属通常被用来与半导体材料形成电接触。金属通过表面张力的作用向碳纳米管施加压力。先前的研究表明,这种压力的大小足以将碳纳米管压平。科尔科沃科技学院研究人员最近经研究发现,碳纳米管被金属压平后会显现金属特性。且在这种情况下,碳纳米管晶体管的接触电阻会增加,而不会减小。原因在于,在金属的压力作用下,碳纳米发生了形变,其轴对称结构被破坏掉了。
目前,由科尔科沃科技学院领导的研究团队已经帮我们找到了减小接触电阻的方法:首先,他们指出,使用直径相对较小的碳纳米管构建晶体管更好。为了更容易理解,我们可以将碳纳米管想象成很粗的钢管,然后把金属电接触想象成一个锤子,显然,直径较粗的钢管更容易被砸扁;其次,还应该使用表面张力更小的金属材料做电接触。这样会减弱“锤子”的击打力,不至于将碳纳米管压平。该研究成果已发表在顶级物理学术期刊《物理评论快报》上。

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