碳纳米管场效应晶体管:现状和未来

硅基互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)场效应晶体管工艺已经发展到了14 nm技术节点,预计将很快到达其极限,需要寻找新的信息器件来延续摩尔定律.由于具备超小尺寸、高迁移率等显著优点,碳纳米管被认为是后摩尔时代最有潜力替代硅作为晶体管沟道的纳米材料之一.经过近20年的研究,基于碳纳米管场效应晶体管的技术已经取得了巨大的进步.本文将回顾碳纳米管场效应晶体管领域的关键性技术,包括N型欧姆接触实现、"无掺杂"CMOS技术、自对准顶栅结构以及尺寸缩减技术等.而且我们将分析碳纳米管晶体管在大规模材料制备以及碳管和电极接触方面存在的问题,并提出可能的解决方案.在此基础上,通过分析实验数据和模拟结果,对碳纳米管电子学的未来发展做出预测和展望,结果表明碳纳米管晶体管的潜力巨大,通过对材料和器件结构进行合理优化,碳纳米管晶体管在性能上可能远远超过硅基半导体对应技术节点的晶体管,成为后摩尔时代极其具有竞争力的信息器件.     

基于碳纳米管的CMOS逻辑电路的模拟和优化

基于查表模型,利用SPICE(simulation program with integrated ciruit emphasis)电路模拟软件,首次模拟了互补型碳纳米管(CNT)场效应晶体管组成的反相器,模拟结果和实验结果吻合,实现了碳纳米管场效应晶体管的实际测量数据和半经验查表模型的衔接.利用直流特性分析和瞬态特性分析等仿真手段研究了CNT CMOS反相器的功耗和门延迟特性随工作电压和器件阈值电压变化的关系,并对电路设计和工作状态提出了优化方案.进一步模拟了与非门和或非门,并提出了电路的优化方案.     

碳纳米管用于场效应晶体管的应用研究

 传统硅晶体管在微小化方面遇到瓶颈,碳纳米管作为一维量子材料,成为未来晶体管最具潜力的候选者。介绍了几种典型的碳纳米管场效应晶体管结构的基本工作原理及独特性能;着重介绍了近年来几种常见的碳纳米管场效应晶体管,并结合其结构与工作原理,论述了一系列技术革新和性能改进;总结了碳纳米管场效应晶体管未来需解决的几个重要问题。     

电解液栅型碳纳米管场效应晶体管的实验研究

由于碳纳米管具有独特的结构和性能,因而一直受到人们的关注.对于包括碳纳米管场效应管在内的分子元件的研究方面尤其令人注目.笔者研究了具有电解液栅的碳纳米管场效应晶体管,研究中所用的碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法(CVD)合成的.衬底材料是平面玻璃,Fe/Ni混合物用作催化剂.对具有Ag电极的多壁碳纳米管晶体管作了优化设计制造,并利用KCl溶液作为栅极.实验结果表明,电解液栅型碳纳米管晶体管(FET)呈现出良好的电流-电压特性曲线.在栅压2 V时,其跨导约为0.5 mA/V.并对获得的研究结果进行了讨论.     

贝尔实验室半导体器件的研制

叙述了贝尔实验室有关半导体器件的研制工作，主要论述了早期半导体器件的开发，点接触晶体管和结型晶体管，场效应晶体管（ＦＥＴ），发光二极管（ＬＥＤｓ），里德二极管（ＩＭＰＡＴＴ），以及光生伏打电池等     

纳米管和纳米丝

纳米管和纳米丝领域发展很快,它在电子学、光学和传感器领域有很大的应用潜力。一些优秀的科学家在本书中综述了对这些新材料体系的认知和许多潜在应用;本书有关纳米管和纳米丝科技领域的最新综述包括实验的、理论的和指导性的信息,向读者介绍了该领域目前的状态以及今后的发展方向。本书共分6章：1．纳米ZnO：构建纳米器件模块;2．碳纳米管的场效应晶体管;     

Ec-1428计算机彩色显示器开关电源浅析

１电源稳压原理该显示器电源是典型的场效应型晶体管开关电路，由桥式整流滤波、脉宽调制控制及低压整流滤波、行逆程脉冲整形电路组成，见图１．图１场效应型晶体管开关电源电路Ａｃ２２０Ｖ经抗干扰电路（由Ｃ１０１、Ｒ１２７、Ｌ１０１、Ｃ１０３、Ｃ１０４组成）到整...     

12GHz频段波导传输型FET放大器

本文叙述了应用ＧａＡｓ ＭＥＳ ＦＥＴ直接安装在矩形波导管内，实现波导型二端口场效应晶体管放大的结构；同时，介绍利用Ｓｍｉｔｈ园图进行匹配设计的工程近似法；以及从工程的观点导出噪声系数的转换公式．并把这些结果用于研制１２ＧＨｚ频段ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ低噪声波导传输型放大器。当应用国产ＷＣ—６０型砷化镓场效应晶体管（该管用在５０欧微带放大系统时，测得功率增益为９ｄＢ；噪声系数为２．６ｄＢ）制成一级功率增益ＧＰ≥１０ｄＢ；噪声系数ＮＦ≥２ｄＢ的波导传输型前置放大器，     

PVC膜普鲁卡因半导体传感器的研究

本文研究了ＰＶＣ膜普鲁卡因半导体传感器在医药领域中的应用，该法已成功地应用于盐酸普鲁卡因注射液的测定，获得满意结果．１实验仪器与方法１．１仪器与试剂ＩＳＦＥＴ测试仪（自制），２３２型饱和甘汞电极（江苏电分析仪器厂），无金属栅场效应晶体管（国营新光电工...     

DrugFET的研究（XⅡ）：药物敏感膜的研究

药物敏感场效应晶体管（ＤｒｕｇＦＥＴ）是离子敏感场效应晶体管（ＩＳＦＥＴ）和药物敏感膜相结合的产物。本文研究了药物敏感膜的组成和配比，探讨了成膜的最佳条件，并对一些成膜体系对药物的响应性能进行了研究。以β－环糊精为电活性物质，邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂制成药物敏感膜，对麻黄碱的响应范围为１．０ｍｏｌ／Ｌ～４．０×１０－５ｍｏｌ／Ｌ，斜率为５８．０ｍＶ／ｐＣ，适宜ｐＨ范围为４．５～８．０。用其分析麻黄碱片剂含量，分析结果和药典方法相一致。     

DrugFET的研究（XⅢ）：四苯硼钠一烟碱FET的研制与应用

本文将离子敏感场效应晶体管（ＩＳＦＥＴ）与药物敏感膜相结合,研制成一种药物敏感场效应晶体管传感器（ＤｒｕｇＦＥＴ）。用四苯硼钠为电活性物质,邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂,制成ｐｖｃ膜,对烟碱的线性范围为１．０×１０－２～２．０×１０－５ｍｏｌ／Ｌ,斜率为５７．５ｍｖ／ｐｃ,适宜ｐＨ范围为５．５～８．０,检出限为１．０×１０－６ｍｏｌ／Ｌ。用该传感器分析烟草中烟碱的含量,结果和分光光度法相一致。     

场效应纳电子晶体管的构造和电学特性测量

研究了场效应纳电子晶体管构造过程中金属电极的结构设计,源-漏电极高度、SiO₂绝缘层厚度以及金属电极选材等因素对器件性能有关键的影响。在此基础上测量了单壁碳纳米管束的场效应行为,构造成功基于单壁碳纳米管束的场效应晶体管。     

MOS晶体管模型参数提取的实验方法探讨

基于CMOS（互补金属氧化物半导体）的集成电路设计在当今集成电路设计中占有很大的比重,MOS晶体管作为CMOS集成电路中最基本的元件之一,其参数的提取在计算机辅助分析中是不可缺少的关键环节之一。文章详细讨论了MOS晶体管众多参数提取的理论基础和实验方法,通过该实验方法的学习和应用,可以使学生对MOS晶体管有更深的认识,同时也对CMOS集成电路设计打下扎实的基础。     

场效应晶体管的非线性与交扰调制

本文对场效应晶体管工作在低频和高频时的交扰调制在理论和实验两方面进行了研究。研究表明目前的大信号模型对于预示场效应晶体管的交扰调制都是不适宜的。本文指出,交扰调制的特性能够通过场效应晶样管所测得的低频特性,用冪级数近似表示法精确地预示出来。典型的场效应晶体管的交扰调制当频率约为100兆赫以下时,实质上是与频率无关的。本文提出了场效应晶体管的大信号模型,以便在非常高的频率工作时预示交扰调制及其有关现象。基于这一模型的交扰计算机预示与实验测量的结果完全一致。     

VMOS功率场效应晶体管的制造工艺

VMOS功率场效应晶体管有两种结构，一种是VVMOS功率场效应晶体管，另一种是VDMOS功率场效应晶体管。VVMOS结构是美国雷达半导体公司在1975年首先提出的。这种结构是在n＋衬底上的n-外延层上，先后进行P型区和n＋型区两次选择扩散，然后利用硅的各向异性刻硅技术，刻注出v型槽。槽的深度由槽的开口宽度决定，槽壁与硅片平面成54．70角。沟道长度由扩散的深度差决定，在1～2um之间。漏极从芯片的背面引出。由于这种结构是利用V形槽实现垂直导电的，故称为VVMOS结构。     

非硅微电子学:锗与锗锡场效应晶体管

本文讨论了非硅微电子学,即在硅衬底上利用非硅沟道材料实现互补型金属氧化物半导体(Complememaw Metal Oxide Semiconductor,CMOS)集成电路的微电子科学与技术.文章重点综述了高迁移率锗与锗锡沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)以及隧穿场效应晶体管(Tunneling Field Effect Transistor,TFET)的研究进展.锗与锗锡具有比硅(Si)材料高的空穴和电子迁移率且容易实现硅衬底集成,是实现高迁移率沟道CMOS器件的理想备选材料.通过调节锡组分,锗锡材料可实现直接带隙结构,从而获得较高的带间隧穿几率,理论和实验证明可用锗锡实现高性能TFET器件.本文具体分析了锗锡MOSFETs和TFETs器件在材料生长、表面钝化、栅叠层、源漏工程、应变工程及器件可靠性等关键问题.     

单壁碳纳米管的拉伸变形和结构相关性

利用分子动力学方法研究了单壁碳纳米管拉伸变形行为，发现（8，8）～（22，22）单臂型碳纳米管和（9，0）～（29，0）锯齿型碳纳米管能在拉伸应变分别达到35％～38％和20％～27％的情况下仍处于弹性变形阶段，并从能量的角度解释了这一现象．分析了单壁碳纳米管管径和结构螺旋性对碳纳米管力学性质的影响．结果表明，碳纳米管的微观结构特征对其基本力学性质有着重要的影响．碳纳米管的杨氏模量在750-960GPa之间，并随着其半径的增加而减少；微观结构的影响使得锯齿形碳纳米管的模量高于单臂型碳纳米管．模拟结果显示，碳纳米管在拉伸过程中的结构变化特征不同于连续介质力学所描述的弹塑性断裂或脆性断裂．     

低电压并五苯薄膜场效应晶体管

利用全蒸镀法, 以并五苯作为有源层, 聚甲基丙烯酸甲 酯（PMMA）作为绝缘层, 制备了全有机薄膜场效应晶体管（TFT）. 测试结果表明, 器件具有较低的工作电压和较高的场效应迁移率. 对工作机理进行了探讨.     

基于CMOS准浮栅技术的超低压模拟集成电路

基于多输入浮栅MOS晶体管的分析,系统研究准浮栅MOS晶体管的工作原理、电气特性及等效电路,计总结其用于超低电压模拟电路设计的优势。基于CMOS准浮栅技术,提出了0．8V两级运算放大器和1V 2．4 GHz Gilbert混频器电路,并采用TSMC 0．25 μm 2P5MC MOS工艺的Bsim3V3模型完成了特性仿真,仿真结果显示了准浮栅技术用于超低电压模拟电路设计的优势。     

硼掺杂对(2,2)单壁碳纳米管电子结构影响研究

基于密度泛函理论下的第一性原理,计算了不同Ｂ掺杂浓度的SWCNT的几何形状结构、杂质的形成能、能带结构和态密度（DFT）,研究了Ｂ掺杂对（2,2）单壁碳纳米管（SWCNT）电子结构的影响．Ｂ杂质的引入使SWCNT的管径增大,杂质的形成能为负值,表明（2,2）SWCNT进行掺Ｂ的过程为放热反应,Ｂ原子以替位形式掺入碳纳米管中是可行的．掺杂Ｂ后,SWCNT的费米能级向价带迁移,使（2,2）SWCNT转变为ｎ型半导体．