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滥觞：实质由半导体行业检察（ID：icbank）编译自「IEEE」，感谢。

获利于钻研人员的不断促进，碳纳米管器件如今正在越来越凑近硅的才力，最新的掘起也在近来举行的IEEE电子器件会议IEDM上揭橥。会上，来自TSMC，加州大学圣地亚哥分校和斯坦福大学的工程师先容了一种新的建立工艺，该工艺也许更好地掌握碳纳米管晶体管。这类掌握关于保证在逻辑电路中充任晶体管的晶体管全部合拢时相当紧要。连年来，人们对碳纳米管晶体管的兴致有所增进，由于它们有也许比硅晶体管更进一步削减尺寸，并供应一种临盆电路重叠层的办法比在硅中做起来轻易患多。该团队创造了一种临盆更好的栅极电介质（gatedielectric）的工艺。那是栅电极和晶体管沟道区之间的绝缘层。在操纵中，栅极处的电压会在沟道区中创建电场，进而堵截电流。但是，跟着几十年来硅晶体管的范围削减，由二氧化硅制成的绝缘层一定越来越薄，以便操纵较少的电压来掌握电流，进而低沉了能耗。终究，绝缘屏蔽希奇薄，以致于电荷本质上也许经过它隧穿，进而带来电流泄露并浪掷能量。大概十多年前，硅半导体产业经过切换到新的介电材料二氧化铪（hafniumdioxide）处置了这个题目。与从前操纵的二氧化硅比拟，该材料具备较高的介电常数（high-k），这象征着相对较厚的高k介电层在电气甲等效于希奇薄的氧化硅层。碳纳米管晶体管还操纵HfO2栅极电介质。碳纳米管的题目在于，它们不理睬在掌握按比例削减的做战所需的薄层中孕育电介质。堆积high-k电介质的办法称为原子层堆积。顾名思义，它一次可创造一个原子层的材料。但是，它需求一个最先的处所。在硅中，这是在表面当然孕育的原子的原子薄层。碳纳米管不供应这类藏身点来最先堆积。它们不会当然孕育氧化物层，终究二氧化碳和一氧化碳都是气体。纳米管中任何会致使所需“吊挂键”（danglingbonds）的缺点城市束缚其传导电流的才力。到暂时为止，在碳纳米管上成长一层薄薄的high-k电介质二氧化铪是不成能的。斯坦福大学和台积电的钻研人员经过在它们之间增加中心k介电层处置了这一题目。“孕育high-k电介质一向是一个大题目。”头领这项劳动的台积电（TSMC）第一科学家，斯坦福大学教导PhilipWong（黄汉森）说。“是以您一定将比纳米管更厚的氧化物倾倒在纳米管的顶部，而不是在削减的晶体管中”，黄汉森倡导。“要领会为甚么这是一个题目，也许设想一下栅极电压的影响，便是试图用足践踏来反对水流过花圃软管。要是在足和软管之间放一堆枕头（雷同于厚的门氧化物），则枕头会变得更难”，黄汉森进一步指出。台积电的MatthiasPasslack和UCSD的AndrewKummel教导提议了一种处置计划，将HfO2的原子层堆积与堆积中心介电常数材料氧化铝的新办法连合在一同。Al2O3是操纵UCSD创造的纳米雾工艺堆积的。像水蒸气固结孕育雾相同，Al2O3固结成簇，笼罩纳米管表面。尔后也许操纵该界面电介质做为藏身点最先HfO2的原子层堆积。这两种电介质的归纳电学特征使该团队也许建设一种器件，该器件的栅极电介质在宽度仅为15纳米的栅极下的厚度小于4纳米。终究的器件具备与硅CMOS器件彷佛的开/关电流比特征，而且仿真讲明，即便具备较小栅极电介质的较吝惜件也能一般劳动。但是，在碳纳米管器件也许般配硅晶体管以前，再有许多劳动要做。此中一些题目已独自处置，但尚未兼并到单个做战中。比方，黄汉神团队做战中的单个纳米管束缚了晶体管也许启动的电流量。他示意，要使多个雷同的纳米管完满对齐一向是一个挑战。北京大学彭练矛尝试室的钻研人员近来胜利地使每微米陈列个碳纳米管，这讲明处置计划也许很快就会呈现。另一个题目是做战的金属电极和碳纳米管之间的电阻，希奇是当这些触点的尺寸削减到凑近现今先进硅芯片所操纵的尺寸时。昨年，黄汉森的一名门生GregPitner（现为台积电钻研人员和IEDM钻研的首要做家）汇报了一种办法，也许将一种来往典型（p型）的电阻提升到两倍下列来往的理论极限仅为10纳米。但是，与碳纳米管的n型来往尚未到达彷佛的机能水准，而CMOS逻辑则需求两种典型。结尾，需求搀杂碳纳米管以增进栅极双侧的载流子数目。经过用其余元素取代晶格中的一些原子，也许在硅中实行这类搀杂。这在碳纳米管中是行不通的，由于它将摧残构造的电子才力。相悖，碳纳米管晶体管操纵的是静电搀杂。在此，居心安排介电层的成份以将电子捐馈遗纳米管或将其抽出。黄汉森示意，他的门生RebeccaPark在该层中操纵氧化钼取患了精良的功效。他说：“咱们觉得希奇喜悦，由于咱们正在一步一步地将一切这些困难都击倒。”“下一步便是将它们放在一同……要是咱们也许将一切这些连合起来，咱们将战胜硅。”

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