Mit der Entwicklung der Integrated Circuit (IC) -Technologie nähert sich die Skalierung von Semiconductor (MOS) -Feldeffekttransistoren (FETs) auf Siliziumbasis (FETS) ihren grundlegenden physikalischen Grenzen.Kohlenstoffnanoröhren (CNTs)werden aufgrund ihrer Atomdicke und ihrer einzigartigen elektrischen Eigenschaften als vielversprechende Materialien in der Ära nach der Silizium -Ära angesehen, wobei das Potenzial zur Verbesserung der Transistorleistung gleichzeitig der Stromverbrauch verringert wird. Hochreinheit ausgerichtete Kohlenstoffnanoröhren (A-CNT) sind aufgrund ihrer hohen Stromdichte eine ideale Wahl für das Fahren fortgeschrittener ICs. Wenn jedoch die Kanallänge (LCH) unter 30 nm abnimmt, nimmt die Leistung des einzelnen Gate (SG) A-CNT-FET signifikant ab, was sich hauptsächlich als sich verschlechternde Schalteigenschaften und erhöhtes Leckstrom manifestiert. Dieser Artikel zielt darauf ab, den Mechanismus der Leistungsverschlechterung im A-CNT-FET durch theoretische und experimentelle Forschung aufzudecken und Lösungen vorzuschlagen.
Jüngste bahnbrechende Untersuchungen, die von akademischen Experten wie dem akademischen Peng Lianmao, dem Forscher Qiu Chenguang und dem Forscher Liu Fei von der Peking University durchgeführt wurden, haben einen signifikanten technologischen Fortschritt im Bereich des Kohlenstoff -Nanotube -Pulvers vorgestellt. Durch innovative Dual-Gate-Strukturen haben sie die elektrostatische Kopplung zwischen Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) erfolgreich überwunden, um die BOHR-Schaltergrenze für Carbon-Nanoröhren-Feld-Wirkungs-Transistoren (CNT-FET) zu erreichen.
Hochdichte ausgerichtete Kohlenstoffnanoröhren (A-CNTs) in herkömmlichen Einzelgate-Konfigurationen stehen häufig vor Herausforderungen, wie z. B. Bandgap-Verengung (BGN) aufgrund von Stapeln, was ihre inhärenten quasi-eindimensionalen elektrostatischen Vorteile behindert. Diese Einschränkung wirkt sich auf die Leistung und Effizienz von CNT-basierten Elektronik aus.
Durch eine Kombination aus theoretischen Simulationen und experimentellen Validierungen haben die Forscher eine effektive Dual-Gate-Struktur eingeführt, die den BGN-Effekt signifikant reduziert. Diese Innovation hat es A-CNT-FETs ermöglicht, sich der Boltzmann-Wärnungsemissionsgrenze von 60 mV/Jahrzehnt zu erreichen und ein Schaltstromverhältnis von 10^6 zu erreichen. Darüber hinaus weisen die hergestellten 10 nm Ultra-Short Gate A-CNT-Dual-Gate-FETs außergewöhnliche Leistungsmetriken auf, einschließlich hoher Sättigungsstrom (mehr als 1,8 mA/μm), Spitzentranskonduktanz (2,1 ms/μm) und niedriger statischer Stromverbrauch (10 NW/μm), den Anforderungen der fortgeschrittenen integrierten Runden.
Die erfolgreiche Implementierung der Dual-Gate-Struktur in A-CNT-FETs zeigt nicht nur einen großen Durchbruch in CNT-basierten Elektronik, sondern ebnet auch den Weg für die Entwicklung von Hochleistungs- und energieeffizienten elektronischen Geräten. Dieser technologische Fortschritt verspricht immens, das Gebiet der Nanoelektronik zu revolutionieren und neue Möglichkeiten für die Gestaltung und Herstellung elektronischer Komponenten der nächsten Generation zu eröffnen.
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