圖片來源：美國佐治亞理工大學(xué)電子學(xué)與納米技術(shù)研究所

    具有良好的力學(xué)性能和導(dǎo)電性的碳原子圓柱形結(jié)構(gòu)碳納米管在制造新的微米級(jí)低功率電子器件方面具有巨大的潛能。但是，尋找一種基于碳材料構(gòu)建可靠計(jì)算平臺(tái)的方法對(duì)研究人員來說是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

    現(xiàn)在，佐治亞理工學(xué)院的機(jī)械和材料工程師設(shè)計(jì)了一種用于識(shí)別碳納米管集成電路晶體管性能變化的方法。新的方法可以幫助研究人員制造更可靠的設(shè)備，并最終將該技術(shù)應(yīng)用于如可穿戴電子設(shè)備、傳感器和天線等方面。

    美國佐治亞理工學(xué)院伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院副教授Satish Kumar說：“因?yàn)樵谔技{米管制造過程中會(huì)產(chǎn)生缺陷，而這種缺陷會(huì)使利用碳納米管可重復(fù)性良好的薄膜晶體管帶來挑戰(zhàn)性。這些隨機(jī)缺陷導(dǎo)致納米管在長度、直徑和手性結(jié)構(gòu)的變化。所有這些變化都會(huì)影響納米管的導(dǎo)電性，從而影響碳納米管性能的變化。”

    “我們現(xiàn)在所做的就是基于原先的設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)的方法來估計(jì)可以提高碳納米管器件集成電路變化”他說。

    這項(xiàng)由國家科學(xué)基金會(huì)贊助的研究成果在IEEE Transactions on Nanotechnology上發(fā)表。

上圖為美國佐治亞理工大學(xué)電子學(xué)與納米技術(shù)研究所

    盡管早期Kumar的團(tuán)隊(duì)的研究著眼于如何改進(jìn)碳納米管的生產(chǎn)方法以實(shí)現(xiàn)更高的一致性，但該團(tuán)隊(duì)也專注于以統(tǒng)計(jì)方式分析性能變化，以便更好地評(píng)估性能特征。

    佐治亞理工大學(xué)Kumar與其學(xué)生Jialuo Chen在論文中寫道：“這樣的分析對(duì)于研究碳納米管電網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的，并設(shè)計(jì)出有助于減少各種電子應(yīng)用電路性能變化的技術(shù)。”

    雖然一些碳納米管大多數(shù)以與半導(dǎo)體（如硅）相同的方式傳導(dǎo)電能，但某些碳納米管具有與金屬更相似的導(dǎo)電性能。后一種被稱為金屬碳納米管。這種金屬碳納米管在電網(wǎng)絡(luò)中的定向移動(dòng)與性能有關(guān)。

    研究發(fā)現(xiàn)，金屬性碳納米管在短溝道薄膜晶體管中的性能變化比長溝道薄膜晶體管更大，這意味著器件設(shè)計(jì)人員可以通過使用具有更高濃度長溝道薄膜晶體管的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)更高的性能。

    研究人員還發(fā)現(xiàn)，納米管的網(wǎng)絡(luò)越致密，碳納米管長度的變化對(duì)性能的影響就越小。

    Kumar說：“我們的研究結(jié)果表明，薄膜晶體管的性能變化可以利用相關(guān)參數(shù)的分布函數(shù)來重建，這將有助于我們創(chuàng)造更可靠的電路，使下一代低成本的柔性微電子學(xué)得以實(shí)現(xiàn)。”

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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