搜索
北航-北大联合团队发表碳基器件后处理新策略
12 小时前
近日，北京航空航天大学赵巍胜/林晓阳课题组与北京大学彭练矛/许海涛课题组联合研究，在碳纳米管晶体管（CNTFET）领域取得突破。研究发现，伽马射线辐照可显著提升CNTFET器件性能，相关成果发表于《Nature Communications》。随着硅基晶体管逼近物理极限，CNTFET凭借其短沟道免疫性和高速低功耗特性，成为后摩尔时代的重要候选技术。然而，碳纳米管材料与介电层间的界面质量一直是制约其性能提升的关键。残留有机分子会增加界面态密度，导致亚阈值摆幅退化和关态电流增大。针对此，研究团队提出利用高能伽马射线辐照，选择性分解和重塑碳纳米管表面残留有机分子，显著改善界面质量。研究表明，伽马射线辐照几乎不损伤碳纳米管本身，而是促使有机分子中的低键能化学键向高键能化学键转化，减少界面浅能级缺陷态，有效抑制关态泄漏电流和亚阈值摆幅退化。通过这一方法，器件工作电压下的关态电流密度降低至112.2 pA/μm，接近100 pA/μm的低功耗目标，开关比达到约105，处于网络状CNTFET的最佳水平。此外，研究团队还设计了一种准环栅结构的CNTFET，该结构通过上下双栅共同调控，提升了栅控效率和器件抗辐照特性。实验显示，即使在高达100 Mrad(Si)的总剂量辐照下，器件的阈值电压变化仍控制在10%以内，展现出远超传统硅基器件的抗辐射能力。该研究为CNTFET的后处理提供了一种高效、可扩展的工业化路径，也为其在深空探测、核能应用等强辐射环境中的部署应用奠定了技术基础。
