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*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*尺寸性能的硅晶體管的表現。相關研究報告發(fā)表在一期的《納米快報》雜志上。
很多科研小組都致力小尺寸的晶體管,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證明了這些優(yōu)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zui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(yōu)于同等長度性能*的硅基晶體管,這標志著碳納米管可成為規(guī)模化晶體管的可行備選。
工程師在同一個納米管上出若干個獨立的晶體管,其中zui小一個的通道長度僅為9納米,而這個晶體管也表現出了*的轉換行為和漏極電流飽和,打破了理論的預言。當與性能*,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能也顯示出了其在未來計算技術中大規(guī)模使用的潛力。