Com o desenvolvimento da tecnologia de circuito integrado (IC), a escala dos transistores de efeito de campo de semicondutores de óxido de metal à base de silício (MOS) (FETs) está se aproximando de seus limites físicos fundamentais.Nanotubos de carbono (CNTs)são considerados materiais promissores na era pós -silício devido à sua espessura atômica e propriedades elétricas únicas, com o potencial de melhorar o desempenho do transistor e reduzir o consumo de energia. Os nanotubos de carbono alinhados com alta pureza (A-CNT) são uma escolha ideal para impulsionar os ICs avançados devido à sua alta densidade de corrente. No entanto, quando o comprimento do canal (LCH) diminui abaixo de 30Nm, o desempenho do FET A-CNT de portão única (SG) diminui significativamente, manifestou-se principalmente como características de comutação em deterioração e aumento da corrente de vazamento. Este artigo tem como objetivo revelar o mecanismo de degradação do desempenho no FET A-CNT por meio de pesquisas teóricas e experimentais e propor soluções.
Pesquisas recentes inovadoras realizadas por especialistas acadêmicos como o acadêmico Peng Lianmao, o pesquisador Qiu Chenguang e o pesquisador Liu Fei da Universidade de Pequim revelaram um avanço tecnológico significativo no reino do nanotubo de carbono em pó. Por meio de estruturas inovadoras de portas duplas, elas superam com sucesso o acoplamento eletrostático entre nanotubos de carbono (CNTs) para atingir o limite de troca BOHR para transistores de efeito de campo de nanotubos de carbono (CNT-FET).
Os nanotubos de carbono alinhados de alta densidade (A-CNTs) em configurações convencionais de portões únicos geralmente enfrentam desafios, como estreitamento de bandGAP (BGN) devido ao empilhamento, o que dificulta suas vantagens eletrostáticas quase-dimensionais e inerentes. Essa limitação afeta o desempenho e a eficiência dos eletrônicos baseados em CNT.
Através de uma combinação de simulações teóricas e validações experimentais, os pesquisadores introduziram uma estrutura eficaz de portas duplas que reduz significativamente o efeito BGN. Essa inovação permitiu que os Fets A-CNT atingissem o balanço sublimiar (SS) que se aproximavam do limite de emissão térmica de Boltzmann de 60mV/década e atinge uma taxa de corrente de comutação superior a 10^6. Além disso, os FETs duplos de portão A-CNT de portão A-CNT de 10 nm de 10 nm exibem métricas de desempenho excepcionais, incluindo alta corrente de saturação (excedendo 1,8mA/μM), transcondutância de pico (2,1ms/μM) e baixo consumo de energia estática (10NW/μM), atendendo aos requisitos de circuitos avançados avançados.
A implementação bem-sucedida da estrutura de portas duplas nos FETs A-CNT não apenas mostra um grande avanço nos eletrônicos baseados em CNT, mas também abre caminho para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos de alto desempenho e eficiência energética. Esse avanço tecnológico tem imensa promessa de revolucionar o campo da nanoeletrônica e abrir novas possibilidades para o design e a fabricação de componentes eletrônicos de próxima geração.
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