碳纳米晶体管性能已超硅晶体管 摩尔定律还没有终结

当今半导体行业最棘手的问题是摩尔定律即将结束。研究人员必须找到硅材料的替代品来改善半导体的性能，碳纳米管被认为是最有可能取代硅的材料之一。

最近，美国威斯康星大学麦迪逊分校在这种材料的研究和开发方面取得了突破。它的材料科学家已经成功开发出一种1英寸的碳纳米晶体管，这种晶体管的性能首次超过硅和砷化镓晶体管。

顾名思义，碳纳米晶体管是由碳纳米管作为沟道导电材料制成的晶体管。它的管壁只有一个原子厚。这种材料不仅具有良好的导电性，而且体积比目前的硅晶体管小100倍。此外，碳纳米晶体管的超小空间使其能够快速改变流过它的电流方向，因此其速度或能耗可达到硅晶体管的5倍，仅为硅晶体管的1/5。

然而，由于技术瓶颈，研究人员在过去很长一段时间内都无法开发出性能优于硅晶体管和砷化镓晶体管的碳纳米晶体管，更不用说期望它们应用于各种电子器件了。

据了解，根据传统做法，一些金属纳米管通常混合在碳纳米管中，但这些金属纳米管会导致电子器件短路，从而损害碳纳米管的导电性能。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员这次采取了不同的方法。他们用聚合物代替几乎所有的金属纳米管，将金属纳米管的含量降低到0.01%以下，这大大提高了导电性。

此外，研究团队还进行了技术改进。他们开发的溶解方法成功去除了碳纳米管制造过程中产生的残留物。

威斯康星大学麦迪逊分校的材料工程教授迈克·阿诺德说:“我们的研究同时克服了碳纳米管面临的多重障碍，最终获得了具有首个超硅晶体管性能的1英寸碳纳米晶体管。许多关于碳纳米管的想法仍有待实现，但我们最终在20年后赶上并超越了它们。”

然后问题出现了:谁将成为下一代半导体材料，石墨烯还是碳纳米管？