據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)2月2日（北京時間）報(bào)道，來自IBM、蘇黎世理工學(xué)院和美國普渡大學(xué)的工程師近日表示，他們構(gòu)建出了首個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(jì)算技術(shù)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，甚至可超過同尺寸性能最好的硅晶體管的表現(xiàn)。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在最新一期的《納米快報(bào)》雜志上。

      很多科研小組都致力研發(fā)小尺寸的晶體管，以切合未來計(jì)算技術(shù)對于更小、更密集的集成電路的需要。但現(xiàn)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(chǎn)生所謂的“短溝道效應(yīng)”。

      在新研究中，科研人員舍棄硅改用單壁碳納米管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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(nèi)也能保持對電流的閘門控制，避免“短溝道效應(yīng)”的生成。而IBM團(tuán)隊(duì)研制的10納米以下碳納米管晶體管首次證明了這些優(yōu)勢。

      科學(xué)家表示，理論曾預(yù)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(dǎo)致性能的降低。此次研究的最大意義在于，證明了10納米以下的碳納米管晶體管也能表現(xiàn)良好，且優(yōu)于同等長度性能最佳的硅基晶體管，這標(biāo)志著碳納米管可成為規(guī)模化生產(chǎn)晶體管的可行備選。

      工程師在同一個納米管上制造出若干個獨(dú)立的晶體管，其中最小一個的通道長度僅為9納米，而這個晶體管也表現(xiàn)出了極好的轉(zhuǎn)換行為和漏極電流飽和，打破了理論的預(yù)言。當(dāng)與性能最佳，但設(shè)計(jì)和直徑不同的10納米以下硅基晶體管進(jìn)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(dá)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高效能也顯示出了其在未來計(jì)算技術(shù)中大規(guī)模使用的潛力。

    總編輯圈點(diǎn)

      沒人不愛便攜。所以電子元件抗拒不了“越縮越小”的命運(yùn)。但對于碳納米管晶體管，性能和尺寸卻在“鬧矛盾”：既往理論認(rèn)為，如果縮到了15納米以下的長度，那載體有效質(zhì)量相對于其它半導(dǎo)體來說，就太小了，從而非常容易就隧穿和滲入設(shè)備??不受控制，這是身為電子元件所最不被看好的。不過，現(xiàn)在工程師們搞定了它，據(jù)其論文講，問題發(fā)生在碳納米管金屬觸點(diǎn)的物理模型有所不足，而此前的研究均忽視了這一點(diǎn)，沒人仔細(xì)觀察電子在通過那小小交界處時發(fā)生了什么。