碳纳米管场效应晶体管制备的新进展:可降解聚合物包裹技术

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作者 燕春晖(摘译) 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期126-126,共1页

随着传统硅基技术接近物理极限,寻找新型半导体材料成为了研究热点。碳纳米管(CNTs),特别是半导体型碳纳米管(s-CNTs),因其卓越的载流子迁移率和低本征电容,被认为是未来高性能电子器件的理想材料。然而,传统聚合物包裹技术虽然能有效... 随着传统硅基技术接近物理极限,寻找新型半导体材料成为了研究热点。碳纳米管(CNTs),特别是半导体型碳纳米管(s-CNTs),因其卓越的载流子迁移率和低本征电容,被认为是未来高性能电子器件的理想材料。然而,传统聚合物包裹技术虽然能有效分离半导体碳纳米管(s-CNTs),但用于包裹的残留聚合物会严重影响器件性能。最近,北京大学彭练矛院士的研究团队开发了一种使用可降解聚合物对碳纳米管进行高纯度分离的技术,并可高效去除聚合物,相关研究成果发表于《ACS Nano》杂志上。 展开更多

关键词 半导体碳纳米管 碳纳米管场效应晶体管 可降解聚合物 载流子迁移率 新型半导体 团队开发 物理极限 半导体型

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碳纳米管场效应晶体管的制备技术发展与挑战

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作者 高喜龙 司佳 张志勇 《固体电子学研究与进展》 2024年第6期503-518,共16页

由平行阵列碳纳米管(Aligned carbon nanotubes,ACNTs)材料构建的场效应晶体管因其超高的载流子迁移率、尺寸缩减潜力、互补金属氧化物半导体(Complementary-metal-oxide-semiconductor,CMOS)的可实现性以及晶圆级制备的可能性,成为后... 由平行阵列碳纳米管(Aligned carbon nanotubes,ACNTs)材料构建的场效应晶体管因其超高的载流子迁移率、尺寸缩减潜力、互补金属氧化物半导体(Complementary-metal-oxide-semiconductor,CMOS)的可实现性以及晶圆级制备的可能性,成为后摩尔时代高性能、低功耗场效应晶体管的强力候选者。本文综述了碳纳米管场效应晶体管的制备工艺,分别从材料制备、晶体管结构、源漏工程和栅工程等角度,详细地拆解并评价了各工艺的优势和局限性,总结了目前碳基场效应晶体管所面临的工艺挑战,讨论了适用于超大规模集成电路的工艺方案,并展望了碳纳米管晶体管工艺的未来发展。 展开更多

关键词 阵列碳纳米管 场效应晶体管 集成电路 工艺优化

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碳纳米管场效应晶体管的研究进展 被引量：1

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作者 吕建伟 王万录 +3 位作者 张毅 万步勇 曹春兰 孔纪兰 《材料导报》 EI CAS CSCD 2004年第F04期91-93,共3页

介绍了利用纳米材料和技术代替传统的硅(Si)材料，研制电子功能元器件的重要性和急迫性。着重介绍了用纳米碳管研制场效应晶体管(FET)这一重要的电子元件的进展情况及几种常见的碳纳米管FET。分析了现有的碳纳米管FET实用化的困难和存... 介绍了利用纳米材料和技术代替传统的硅(Si)材料，研制电子功能元器件的重要性和急迫性。着重介绍了用纳米碳管研制场效应晶体管(FET)这一重要的电子元件的进展情况及几种常见的碳纳米管FET。分析了现有的碳纳米管FET实用化的困难和存在的问题，并展望了碳纳米管FET的应用前景。 展开更多

关键词 场效应晶体管 碳纳米管 研究进展 FET 纳米材料 电子功能 电子元件 纳米碳管 元器件 实用化 研制

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碳纳米管场效应晶体管电子输运特性的研究 被引量：1

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作者 袁寿财 刘亚媚 《电子器件》 CAS 2008年第5期1523-1528,共6页

由于硅器件尺寸不断缩小至纳米尺度,人们因此对纳米尺度器件开展了理论与结构方面的广泛而深入的研究,其中最重要的纳米尺度器件是基于碳纳米管的电场效应器件并被称为碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)。本文分析了碳纳米管场效应晶体管沟... 由于硅器件尺寸不断缩小至纳米尺度,人们因此对纳米尺度器件开展了理论与结构方面的广泛而深入的研究,其中最重要的纳米尺度器件是基于碳纳米管的电场效应器件并被称为碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)。本文分析了碳纳米管场效应晶体管沟道电子的传输特性,并给出了用器件端子参数描述的器件I-V特性方程表达式,计算了器件的I-V特性曲线并把结果与纳米器件专用分析软件nanoMOS-2.0给出的结果作了比较,发现本文模型的计算结果均大于nanoMOS-2.0给出的结果,表明本文模型尚需进一步的深入分析和优化。 展开更多

关键词 碳纳米管场效应晶体管 弹道输运 器件模拟 量子效应 半导体器件模型 超薄衬底

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单壁碳纳米管随机网络场效应晶体管

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作者 许高斌 王鹏 +1 位作者 陈兴 常永嘉 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第9期532-536,共5页

使用超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNT),利用匀胶机把分散获得的、含有SWCNT的悬浮液均匀旋涂于SiO2/Si基上,利用萌罩式电子束蒸发技术在碳纳米管随机网络薄膜表面制备漏源Au电极。该制备技术避免了碳纳米管器件更多的化学接... 使用超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNT),利用匀胶机把分散获得的、含有SWCNT的悬浮液均匀旋涂于SiO2/Si基上,利用萌罩式电子束蒸发技术在碳纳米管随机网络薄膜表面制备漏源Au电极。该制备技术避免了碳纳米管器件更多的化学接触,有效确保碳纳米管的纯度。该碳纳米管场效应晶体管器件采用重掺杂Si作为背栅、SWCNT随机网络薄膜为导电沟道。在室温环境下利用Keithley-4200对器件性能进行了测试分析,器件开启电流约为1μA,峰值跨导为326nS。该方法制备的SWCNT随机网络场效应晶体管,具有工艺实现简单、器件性能稳定、重复性和一致性好等特点,并可以用于构建CNT逻辑电路。该技术对于研究低成本、大规模基于CNT的集成电路来说,具有较高的借鉴价值。 展开更多

关键词 单壁碳纳米管随机网络 场效应晶体管 超声分散 萌罩式电子束蒸发 背栅

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基于肖特基接触的碳纳米管场效应晶体管 被引量：1

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作者 金铁凝 陈长鑫 +3 位作者 刘晓东 魏良明 王英 张亚非 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2013年第4期201-205,219,共6页

由于具有独特的一维纳米结构、稳定的化学特性和优异的电学性能,单壁碳纳米管被认为是制作高性能电子器件以及下一代纳米电路的理想材料,作为新型基础电子元件的一种,碳纳米管场效应晶体管一直是研究的热点。研究了一种基于非对称肖特... 由于具有独特的一维纳米结构、稳定的化学特性和优异的电学性能,单壁碳纳米管被认为是制作高性能电子器件以及下一代纳米电路的理想材料,作为新型基础电子元件的一种,碳纳米管场效应晶体管一直是研究的热点。研究了一种基于非对称肖特基接触的碳纳米管场效应晶体管,金属钯与金属铝分别作为电极材料制作出的碳纳米管场效应晶体管分别表现出p型和n型的导通特性,当这两种金属分别作为源、漏电极制作在单根半导体性单壁碳纳米管的两端时,便构成了非对称肖特基接触结构碳纳米管场效应晶体管。器件表现出了优良的整流特性,整流比达到103,在栅压的调控下,正向电流的开关比接近103。 展开更多

关键词 碳纳米管 场效应晶体管 肖特基势垒 二极管 电子束光刻

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碳纳米管场效应晶体管用于大肠杆菌检测的研究 被引量：1

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作者 符晓龙 杨丹娜 +1 位作者 谌志强 李赛 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期192-194,共3页

采用连接分子1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯(PASE)和大肠杆菌抗体对碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)进行修饰,制备出针对大肠杆菌检测的生物传感器。通过扫描电镜发现有连接分子修饰的CNTFET对大肠杆菌有很好的吸附效果,且根据检测大肠杆菌过程中C... 采用连接分子1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯(PASE)和大肠杆菌抗体对碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)进行修饰,制备出针对大肠杆菌检测的生物传感器。通过扫描电镜发现有连接分子修饰的CNTFET对大肠杆菌有很好的吸附效果,且根据检测大肠杆菌过程中CNTFET源漏电极之间电阻的变化特点,发现仅有连接分子修饰的CNTFET对大肠杆菌有很好的响应效果。另外,用CNTFET检测不同浓度的大肠杆菌时,随着大肠杆菌浓度的增加,源漏电极之间的电阻也越来越大,证明了以CNTFET为基础的生物传感器检测大肠杆菌的可能性。 展开更多

关键词 碳纳米管场效应晶体管 生物传感器 大肠杆菌

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单壁碳纳米管场效应晶体管的制备工艺研究

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作者 黄改燕 陈长鑫 张亚非 《微纳电子技术》 CAS 2008年第2期78-82,共5页

综述了碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)的主要结构和导电沟道的制备工艺,如AFM探针操控、CVD原位生长、交流介电泳和L-B大面积操控排布等方法。在对CNTFET的这些结构和制备工艺进行详细分析的基础上,着重指出目前CNTFET导电沟道制备中存... 综述了碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)的主要结构和导电沟道的制备工艺,如AFM探针操控、CVD原位生长、交流介电泳和L-B大面积操控排布等方法。在对CNTFET的这些结构和制备工艺进行详细分析的基础上,着重指出目前CNTFET导电沟道制备中存在的诸如金属性单壁碳纳米管(SWCNT)的烧除、接触电阻大、滞后现象以及p型CNTFET转化等问题,并针对这些问题提出了具体可行的解决方案。 展开更多

关键词 单壁碳纳米管 碳纳米管场效应晶体管 肖特基势垒 超声纳米焊接 原位生长

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碳纳米管随机网络场效应晶体管电学性能分析

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作者 常永嘉 皇华 黄文龙 《电子科技》 2012年第8期86-89,共4页

利用电子束蒸发技术在Si衬底形成Au电极作为底栅电极,在底栅电极上生长SiO2薄膜。超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNTs),使用匀胶机将单壁碳纳米管悬浮液均匀旋涂于SiO2薄膜上。再利用荫罩式电子束蒸发技术,在单壁碳纳米管随机... 利用电子束蒸发技术在Si衬底形成Au电极作为底栅电极,在底栅电极上生长SiO2薄膜。超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNTs),使用匀胶机将单壁碳纳米管悬浮液均匀旋涂于SiO2薄膜上。再利用荫罩式电子束蒸发技术,在单壁碳纳米管随机网络薄膜表面制备漏源电极。该工艺过程避免了碳纳米管过多的化学接触,有效地保护了碳纳米管的性状。在室温条件下对器件电学性能进行测试和分析。使用该方法制备的单壁碳纳米管随机网络薄膜场效应晶体管,具有器件性能稳定、重复性和一致性较好等优点,并可用于构建碳纳米管逻辑电路。该方法对于研究基于碳纳米管的大规模、低成本的集成电路,具有较高的借鉴价值。 展开更多

关键词 单壁碳纳米管 随机网络 场效应晶体管 荫罩式电子束蒸发 底栅

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肖特基势垒碳纳米管场效应管建模方法

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作者 赵晓辉 蔡理 张鹏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2013年第6期342-346,359,共6页

在肖特基势垒型的碳纳米管场效应管半经典模型中,通常采用WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin)近似法求解透射系数,对所有经典转折点复杂的动量-位置关系进行积分,导致运算量巨大。通过研究透射系数的数值计算模型,给出了不同电压下的能带... 在肖特基势垒型的碳纳米管场效应管半经典模型中,通常采用WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin)近似法求解透射系数,对所有经典转折点复杂的动量-位置关系进行积分,导致运算量巨大。通过研究透射系数的数值计算模型,给出了不同电压下的能带变化情况,分析了z轴方向动量-位置关系式,并进行线性拟合,以拟合值代替原来的积分式,简化了透射系数的求解过程。将基于该算法的模型与半经典模型进行仿真比较,发现两种模型的电压传输特性曲线相似度较高,可见模型精度较好。同时对模型的运行时间进行测试,模型的运算时间约为传统半经典算法的1/20,表明所建模型有效降低了运算量。 展开更多

关键词 碳纳米管场效应管(cntfet) 肖特基势垒 WKB近似 透射系数 动量-位置关系

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多壁碳纳米管互连的单壁碳纳米管晶体管的频率特性 被引量：1

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作者 朱玉振 王胜 +5 位作者 魏贤龙 丁力 张志勇 梁学磊 陈清 彭练矛 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2122-2127,共6页

用多壁碳纳米管(MWCNTs)作为互连线制备出了单壁碳纳米管场效应晶体管(SWCNT FETs),对比研究了用多壁碳纳米管作为互连线和用金属作为互连线的两种情况.结果表明,二者的直流(DC)性能基本一致,而用多壁碳纳米管作为互连线的交流(AC)性能... 用多壁碳纳米管(MWCNTs)作为互连线制备出了单壁碳纳米管场效应晶体管(SWCNT FETs),对比研究了用多壁碳纳米管作为互连线和用金属作为互连线的两种情况.结果表明,二者的直流(DC)性能基本一致,而用多壁碳纳米管作为互连线的交流(AC)性能略优于用金属作为互连的情况.交流测量表明,至少在20MHz的频率下,多壁碳纳米管互连的单壁碳纳米管晶体管仍有很好的响应速率,器件能够正常工作. 展开更多

关键词 多壁碳纳米管 互连线 单壁碳纳米管 场效应晶体管

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碳纳米管晶体管

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作者 何尧 王太宏 《微纳电子技术》 CAS 2002年第12期1-14,共14页

随着传统的硅材料加工技术发展到极限,寻找替代硅的材料已迫在眉睫。碳纳米管因其优良的性能将成为替代硅的理想材料。本文介绍了以碳纳米管为基础的场效应晶体管的工作原理以及独特性能。与传统的金属-氧化物-半导体(MOS)场效应晶体管... 随着传统的硅材料加工技术发展到极限,寻找替代硅的材料已迫在眉睫。碳纳米管因其优良的性能将成为替代硅的理想材料。本文介绍了以碳纳米管为基础的场效应晶体管的工作原理以及独特性能。与传统的金属-氧化物-半导体(MOS)场效应晶体管相比,由于碳纳米管具有单分子、准一维、高电流密度等优良特性,所以碳纳米管晶体管将很容易突破传统硅场效应晶体管的物理极限,并且在继续减小器件尺寸、解决耗能和散热问题方面具有优势。 展开更多

关键词 碳纳米管晶体管 MOS场效应晶体管 单壁碳纳米管 逻辑电路

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碳纳米管（CNT）功率晶体管

13

《液晶与显示》 CAS CSCD 2004年第3期212-212,共1页

关键词 碳纳米管 功率晶体管 CVD法 场效应晶体管

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单手性半导体碳纳米管的分离及其在电子学中的应用研究进展

14

作者 孙雅楠 雷毅敏 +5 位作者 祝杰杰 魏宇翔 张鹏 朱青 李培咸 马晓华 《固体电子学研究与进展》 2024年第6期519-546,共28页

半导体性单壁碳纳米管(Semiconducting single-walled carbon nanotubes,s-SWCNTs)以其高载流子迁移率和弹道运输等优异的电学特性,成为后摩尔时代新型半导体材料的有力竞争者。经过20多年的发展,碳基电子技术在s-SWCNTs的材料提纯、基... 半导体性单壁碳纳米管(Semiconducting single-walled carbon nanotubes,s-SWCNTs)以其高载流子迁移率和弹道运输等优异的电学特性,成为后摩尔时代新型半导体材料的有力竞争者。经过20多年的发展,碳基电子技术在s-SWCNTs的材料提纯、基于s-SWCNTs的场效应晶体管(CNT FETs)的制备,以及基于CNT FETs的器件物理等基础问题上已经取得显著进展。然而s-SWCNTs的手性多样性引发的CNT FETs电学性能波动等问题,限制了s-SWCNTs在具有先进制程和卓越性能的高端集成电路(Integrated circuit,IC)中的应用。单手性的s-SWCNTs不仅展现出优异的电学性能,还具有可控的结构和稳定的性能,这些特性对其在高端IC中的应用至关重要。尽管如此,在提高单手性s-SWCNTs的分离纯度和产量,以及优化单手性CNT FETs方面,仍面临诸多挑战。本文综述了碳纳米管手性分选的方法,并重点讨论了共轭聚合物后处理方法的研究进展。然后总结了单手性CNT FETs的研究进展,并分析了未来的发展方向。最后对单手性s-SWCNTs的应用前景进行了展望,分析了未来将要面临的挑战和机遇。 展开更多

关键词 半导体性碳纳米管 单手性 共轭聚合物包裹 场效应晶体管

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碳纳米管单片三维集成电路

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作者 谢雨农 张志勇 《固体电子学研究与进展》 2024年第6期487-502,共16页

随着人工智能、大数据等领域的发展,对芯片算力和能效的要求越来越高。传统的硅基芯片技术面临功耗墙、存储墙和尺寸缩减等限制,亟须新的沟道材料和芯片架构来推动信息电子产业的继续向前。碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)因其优异的电... 随着人工智能、大数据等领域的发展,对芯片算力和能效的要求越来越高。传统的硅基芯片技术面临功耗墙、存储墙和尺寸缩减等限制,亟须新的沟道材料和芯片架构来推动信息电子产业的继续向前。碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)因其优异的电学、力学和热学性能,成为构建下一代集成电路的理想材料。本文综述了碳纳米管单片三维集成电路(Molithic three-dimmensional integrated circuit,M3D IC)的最新研究进展,包括其制备工艺、性能优势、应用场景以及面临的挑战,最后讨论了未来可能发展的几个方向。 展开更多

关键词 碳纳米管 单片三维集成电路 场效应晶体管 低维半导体材料电子学

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基于碳纳米管的电子器件 被引量：7

16

作者 杨铮 施毅 +3 位作者 顾书林 沈波 张荣 郑有炓 《固体电子学研究与进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期131-136,共6页

碳纳米管有着众多独特的性质 ,尤其是它的电学性质。近几年来 ,碳纳米管的研究已展示出了在纳米电子器件上的应用前景 ,即通过构建尺寸只有几十纳米甚至更小的基于碳纳米管的电子器件和连线 ,实现速度远快于而功耗远小于目前集成电路的... 碳纳米管有着众多独特的性质 ,尤其是它的电学性质。近几年来 ,碳纳米管的研究已展示出了在纳米电子器件上的应用前景 ,即通过构建尺寸只有几十纳米甚至更小的基于碳纳米管的电子器件和连线 ,实现速度远快于而功耗远小于目前集成电路的碳纳米管集成电路。文中在讨论碳纳米管电学性质的基础上 ,主要介绍基于碳纳米管的结。 展开更多

关键词 碳纳米管 电子器件 场效应晶体管 单电子晶体管 分子节 PN结 交叉结

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碳纳米管应用研究进展 被引量：4

17

作者 孙晓刚 《微纳电子技术》 CAS 2004年第1期20-25,共6页

简要介绍了碳纳米管的基本性能和主要生产方法,综述了碳纳米管应用研究在各领域的进展,展望了碳纳米管的应用前景。

关键词 碳纳米管 复合材料 电化学器件 场发射装置 氢气存储 场效应晶体管 催化剂载体

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碳纳米管FET的研究进展

18

作者 李和委 王强 《微纳电子技术》 CAS 2005年第2期55-61,65,共8页

对碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)的器件性能进行了讨论,并与相应的Si器件进行了比较,结果表明CNTFET对迄今传统器件具有非常竞争力;阐述了利用CNT器件制作的逻辑门电路,显示了CNTFET的集成潜力;最后指出CNTFET面临的挑战是严峻的。

关键词 碳纳米管 场效应晶体管 逻辑门 Si器件

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无结场效应管——新兴的后CMOS器件研究进展

19

作者 肖德元 张汝京 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期87-98,共12页

迄今为止,现有的晶体管都是基于PN结或肖特基势垒结而构建的。在未来的几年里,CMOS制造技术的进步将导致器件的沟道长度小于10nm。在这么短的距离内,为使器件能够工作,将不得不采用非常高的掺杂浓度梯度。进入纳米领域,常规CMOS器件所... 迄今为止,现有的晶体管都是基于PN结或肖特基势垒结而构建的。在未来的几年里,CMOS制造技术的进步将导致器件的沟道长度小于10nm。在这么短的距离内,为使器件能够工作,将不得不采用非常高的掺杂浓度梯度。进入纳米领域,常规CMOS器件所面临的许多问题都与PN结相关,传统的按比例缩小将不再足以继续通过制造更小的晶体管而获得器件性能的提高。半导体工业界正在努力从器件几何形状,结构以及材料方面寻求新的解决方案。文中研究了无结场效应器件制备工艺技术及其进展,这些器件包括半导体无结场效应晶体管、量子阱场效应晶体管、碳纳米管场效应晶体管、石墨烯场效应晶体管、硅烯场效应晶体管、二维半导体材料沟道场效应晶体管和真空沟道场效应管等。这些器件有可能成为适用于10nm及以下技术节点乃至按比例缩小的终极器件。 展开更多

关键词 摩尔定律 CMOS器件 无结场效应管 量子阱场效应晶体管 碳纳米管场效应晶体管 石墨烯场效应晶体管 二维半导体场效应晶体管 真空沟道场效应管

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碳纳米管计算机研制新进展

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作者 王巍 《中国集成电路》 2014年第3期88-88,共1页

2013年9月25日，美国斯坦福大学宣布，该校研制出世界首台完全基于碳纳米管场效应晶体管的计算机原型。该计算机采用最小光刻尺寸为1微米的实验室工艺制造。每台计算机所占面积仅6．5平方毫米，由178个碳纳米管场效应晶体管构成，其中... 2013年9月25日，美国斯坦福大学宣布，该校研制出世界首台完全基于碳纳米管场效应晶体管的计算机原型。该计算机采用最小光刻尺寸为1微米的实验室工艺制造。每台计算机所占面积仅6．5平方毫米，由178个碳纳米管场效应晶体管构成，其中每个晶体管含有10～200个碳纳米管，全部在单片晶片上的单个管芯中实现。这样大小的计算机，每个管芯可以容纳5台，而每片晶片可以制造197个这样的管芯。 展开更多

关键词 碳纳米管 计算机 场效应晶体管 美国斯坦福大学 工艺制造 实验室 管芯 晶片

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