免掺杂碳纳米管基高性能CMOS设备与电路研究

1 下载量 121 浏览量 更新于2024-08-28 收藏 1.48MB PDF 举报
"高性能免掺杂碳纳米管基CMOS器件和集成电路" 这篇研究论文探讨了在碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)基础上构建的高性能、免掺杂的CMOS(互补金属氧化物半导体)设备和集成电路。文章作者是来自北京大学物理化学纳米器件与电子学系的关键实验室的研究团队,包括张志勇、王盛和彭连茂。该论文于2011年在《科学中国物理学报》的特辑中发表,并在Springerlink.com和csb.scichina.com上开放获取。 文章重点在于开发无掺杂的n型和p型碳纳米管场效应晶体管(Field-Effect Transistors, FETs),这是构建高性能CMOS集成电路的基础。通过使用钪(Sc)接触半导体单壁碳纳米管(Single-Walled Carbon Nanotubes, SWCNTs)来制造n型CNT-FETs,研究人员进一步优化了栅极结构和绝缘层,使器件性能达到极限。这些n型CNT-FETs在相同栅极长度下超越了硅基n型MOS-FETs,展示了更好的缩放行为。 此外,论文还展示了球形p型CNT-FETs的实验证明,这些器件同样具有高传输效率和良好的电荷控制,这为构建全碳纳米管CMOS电路提供了可能。免掺杂的设计可以避免掺杂过程带来的缺陷和不稳定性,从而提高整体器件的性能和可靠性。 论文中可能涵盖了以下关键技术点: 1. 碳纳米管的选型和纯化:选择半导体性的SWCNTs,确保器件的开关性能。 2. 斥力材料(如钪)的应用:作为接触材料,改善碳纳米管与电极间的接触电阻。 3. 栅极结构优化:设计和实施优化的栅极结构以提高电荷控制和阈值电压调控。 4. 绝缘层材料研究:探索适合的绝缘材料,提高器件的电荷迁移率和开关比。 5. 高速和低功耗特性:免掺杂的CNT-FETs因无掺杂损耗而展现出高速和低功耗的潜力。 6. 尺寸缩放优势:CNT-FETs在尺寸缩小方面优于硅基MOS-FETs,有利于未来微电子技术的持续发展。 这篇论文对高性能免掺杂碳纳米管基CMOS器件的研究,不仅展示了其在技术上的突破,也为未来的纳米电子学和集成电路设计提供了新的思路和方向。