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对实验数据分析表明,5纳米栅长的碳管器件开关转换仅有约1个电子参与,并且门延时达到了42 fs,非常接近二进制电子开关器件的极限(40 fs)——该极限由海森堡测不准原理和香农-冯诺依曼-郎道尔定律(SNL)决定。这表明5纳米栅长的碳纳米管晶体管已经接近电子开关的物理极限。图3: 碳纳米管CMOS器件与传统半导体器件的比较。...
晶体管在半导体内部周围移动电子并将它们存储为二进制信息0和1。自20世纪80年代初以来,大多数电子产品都依赖于CMOS晶体管的使用。然而,CMOS操作的原理涉及由绝缘栅极控制的可开关半导体电导率,这在很大程度上是不变的,即使晶体管能被缩小到10纳米的尺寸。...
随着主流CMOS集成电路缩减到亚10 nm技术节点,采用新结构或新材料对抗场效应晶体管中的短沟道效应、进一步提升器件能量利用效率变得愈加重要。在诸多新型半导体材料中,半导体碳纳米管具有超高的电子和空穴迁移率、原子尺度的厚度和稳定的结构,是构建高性能CMOS器件的理想沟道材料。...
【小结】 该研究成果不仅表明在10 nm以下的技术节点,碳纳米管CMOS器件较硅基CMOS器件具有明显优势,且有望达到由测不准原理和热力学定律所决定的二进制电子开关的性能极限,更展现出碳纳米管电子学的巨大潜力,为2020年之后的集成电路技术发展和选择提供了重要参考。...
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