首個10納米以下碳納米管晶體管問世

　　據美國物理學家組織網2月2日(北京時間)報道，來自IBM、蘇黎世理工學院和美國普渡大學的工程師近日表示，他們構建出了首個10納米以下的碳納米管(CNT)晶體管，而這種尺寸正是未來十年計算技術所需的。這種微型晶體管能有效控制電流，在極低的工作電壓下，仍能保持出眾的電流密度，甚至可超過同尺寸性能最好的硅晶體管的表現。相關研究報告發表在最新一期的《納米快報》雜志上。

　　很多科研小組都致力研發小尺寸的晶體管，以切合未來計算技術對于更小、更密集的集成電路的需要。但現有的硅基晶體管一旦尺寸縮小，就會失去有效控制電流的能力，即產生所謂的“短溝道效應”。

　　在新研究中，科研人員舍棄硅改用單壁碳納米管進行實驗。碳納米管具有出色的電氣性能和僅為直徑1納米至2納米的超薄“身軀”，這使其在極短的通道長度內也能保持對電流的閘門控制，避免“短溝道效應”的生成。而IBM團隊研制的10納米以下碳納米管晶體管首次證明了這些優勢。

　　科學家表示，理論曾預測超薄的碳納米管將失去對于電流的閘門控制，或減少輸出時的漏極電流飽和，而這都會導致性能的降低。此次研究的最大意義在于，證明了10納米以下的碳納米管晶體管也能表現良好，且優于同等長度性能最佳的硅基晶體管，這標志著碳納米管可成為規模化生產晶體管的可行備選。

　　工程師在同一個納米管上制造出若干個獨立的晶體管，其中最小一個的通道長度僅為9納米，而這個晶體管也表現出了極好的轉換行為和漏極電流飽和，打破了理論的預言。當與性能最佳，但設計和直徑不同的10納米以下硅基晶體管進行對比時，9納米的碳納米管晶體管具有的直徑歸一化(漏)電流密度，可達到硅晶體管的4倍以上。而且其所處的工作電壓僅為0.5伏，這對于降低能耗十分重要。此外，超薄碳納米管晶體管的極高效能也顯示出了其在未來計算技術中大規模使用的潛力。

　　總編輯圈點

　　沒人不愛便攜。所以電子元件抗拒不了“越縮越小”的命運。但對于碳納米管晶體管，性能和尺寸卻在“鬧矛盾”：既往理論認為，如果縮到了15納米以下的長度，那載體有效質量相對于其它半導體來說，就太小了，從而非常容易就隧穿和滲入設備――不受控制，這是身為電子元件所最不被看好的。不過，現在工程師們搞定了它，據其論文講，問題發生在碳納米管金屬觸點的物理模型有所不足，而此前的研究均忽視了這一點，沒人仔細觀察電子在通過那小小交界處時發生了什么。