《亞20納米碳納米管CMOS器件研究》是依託北京大學，由張志勇擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：亞20納米碳納米管CMOS器件研究
- 項目負責人：張志勇
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碳納米管具有獨特的結構和優異的電學性質，特別是超細的管徑、導帶與價帶幾乎完全對稱的能帶結構，因此在構建小尺寸CMOS器件方面極具潛力。碳納米管電晶體具有更好的尺寸縮減性能，能夠滿足8納米以下技術節點的積體電路技術的要求。但是柵長小於100納米的碳納米管CMOS頂柵器件尚未實現。本項目探索亞20納米的碳納米管頂柵CMOS場效應電晶體器件的製備，測試和研究器件電學特性，並確定最佳化方案。在此基礎上評估碳納米管積體電路取代矽基CMOS技術的可能性。具體研究目標：（1）製備出柵長小於20納米的碳納米管頂柵CMOS器件和簡單的積體電路電路；（2）研究主要結構參數和工藝參數對器件的主要性能的影響，給出亞20納米碳納米管CMOS器件性能的最佳化方針，探索碳納米管器件的柵長縮減極限和性能極限；（3）研究接觸電極尺寸縮減對碳納米管器件性能的影響，探索接觸電極尺寸縮減的極限，進而最佳化碳納米管CMOS器件面積.
結題摘要
項目主要圍繞碳基納米電子學開展研究，探索碳基電子器件的潛力和優勢，推動碳基積體電路技術的發展。項目在碳納米管器件和積體電路上取得了一系列國際領先的成果，超額完成了研究目標。主要研究成果包括：(a)首次實現了10納米柵長碳納米管CMOS器件和5納米柵長碳納米管p型器件，器件的本徵門延時為50fs，接近了由測不準原理決定的量子極限。(b)在絕緣基底上實現基於碳納米管 CMOS 器件構建的各種邏輯門電路、編碼和解碼電路、時序電路、8 管算術邏輯函式發生器單元以及8 位匯流排電路，以及4位全加法器電路，發展了碳納米管中等規模積體電路製備方法。碳基積體電路的單級門延時為18 ps, 電路工作頻率超過5 GHz。（c）基於平行陣列碳納米管，實現高性能倍頻器和混頻器電路，工作頻率超過40 GHz。（d） 培養博士研究生 5 人，碩士研究生3人。 項目已發表SCI論文17篇，包括Science 1篇，Nano Lett. 1篇，ACS nano 2篇，Adv. Mater. 1篇。國際國內會議邀請報告7個，申請專利7項，其中有3項已獲授權（包括一項美國專利）。發表專著一本。 項目負責人於2014年晉升為北京大學教授，獲得了2016年國家自然科學二等獎（排名第二），2016年北京市茅以升青年科技獎，並成為國家重點研發計畫（納米科技）課題“高性能碳基納米電晶體的製備及大規模集成”負責人。
