2016會(huì)是碳納米管電晶體年？

　　自從NEC研究人員飯島澄男(Sumio Iijima )在1991年首度發(fā)現(xiàn)碳奈米管(CNT)后，這方面的研究一直持續(xù)進(jìn)展。他形容碳奈米管是繼石墨稀、鉆石以及富勒烯(fullerenes;巴克球Buckyballs)之后碳的第四種形式。基本上，碳奈米管可視為卷成管狀的石墨烯原子薄層，并穩(wěn)定維持1.2nm的直徑。

　　碳奈米管由于在室溫下的電遷移率超過每秒100,000-cm2//V，比標(biāo)準(zhǔn)矽晶片每稍1,400-cm2//V的電遷移更快70倍，因而幾乎馬上就能確定可用于取代矽電晶體中的通道。

　　研究人員試圖采用各種不同的方法在矽電晶體的源極與汲極上布置預(yù)先制作的碳奈米管，其次是在源極與汲極頂部放置晶種，使其得以在固定位置進(jìn)行生長(zhǎng)。從2002-2015年，全球各地的實(shí)驗(yàn)室持續(xù)各種嘗試，但仍無法成功放置預(yù)制的碳奈米管。

　　美國(guó)喬治亞理工學(xué)院博士后研究員Wenzhuo Wu(左)與教授王中林教授(右)展示高透光、可彎曲與拉伸、極輕且?guī)缀跬该鞯腗oS2壓電半導(dǎo)體，是一種可用于取代矽的神奇材料。

　　(來源：Rob Felt，Georgia Tech)

　　碳奈米管易于以機(jī)械方式制造，但遺憾的是有些是金屬而非半導(dǎo)體——由于其偏光性——使其必須找到一種方法，移除可能導(dǎo)致電晶體發(fā)生故障的金屬類型。目前已經(jīng)成功開發(fā)出2種方法了，一種是提前進(jìn)行分類，另一種則是在施加高壓脈沖后燒毀金屬。

　　史丹佛大學(xué)展示的3D晶片以標(biāo)準(zhǔn)過孔方式連接4層電路，最底層是標(biāo)準(zhǔn)CMOS，最上層是碳奈米管邏輯電晶體，中間2夾層是RRAM

　　(來源：Stanford University，Mitra/Wong Lab)

　　一旦這個(gè)問題解決了，還有最后一個(gè)問題是如何把他們安置在理想的位置，就像在矽晶基底上的通道一樣。研究人員們起初只是隨機(jī)擺放，但成效不大，直到2015年，IBM成功發(fā)表一種在源極與汲極放置碳奈米管的自對(duì)準(zhǔn)方法。

　　圖中顯示具有一端鍵合觸點(diǎn)的碳奈米管電晶體，其觸點(diǎn)長(zhǎng)度低于10nm

　　(來源：IBM Research)

　　穿透式電子顯微鏡(TEM)影像橫截面顯示具有一端鍵合觸點(diǎn)的碳奈米管電晶體

　　(來源：IBM Research)

　　石墨烯研究人員從來不曾放棄希望——事實(shí)上，德州儀器(Texas Instruments)現(xiàn)在能夠生長(zhǎng)晶圓級(jí)石墨烯了;此外，根據(jù)Lux Research的資料，中國(guó)目前正主導(dǎo)全球石墨烯和奈米管了的制造。

　　Lux Research分析師Zhun Ma指出：“中國(guó)碳奈米管供應(yīng)商累積的現(xiàn)有產(chǎn)能已經(jīng)能夠滿足2015年以前所預(yù)期的全球市場(chǎng)需求量了。”但在2016年，這一巨大需求將超過中國(guó)所能供應(yīng)的產(chǎn)能，因此，這是2016之所以會(huì)是碳奈米管電晶體年的另一個(gè)理由。