碳納米管在微納電子器件中的研究與應(yīng)用

       近年來，碳納米管電子學(xué)的研究在材料、器件和電路等方面取得了巨大發(fā)展。碳納米管以其極高的熱導(dǎo)率、獨(dú)特的一維輸運(yùn)結(jié)構(gòu)，為微納電子器件提供了一個(gè)重要途徑。

1、以碳納米管為基礎(chǔ)場(chǎng)發(fā)射器

      相比于傳統(tǒng)氧化物發(fā)射器，CNT場(chǎng)發(fā)射器具有高發(fā)射電流、低閾值電壓、大發(fā)射電流密度和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。近年來，研究者對(duì)CNT場(chǎng)發(fā)射器進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究究發(fā)現(xiàn)，將鍍金屬、碳化物或氮化物的CNT作為場(chǎng)發(fā)射器的點(diǎn)電子源，能有效改善CNT場(chǎng)發(fā)射器的發(fā)射性能。目前技術(shù)上還存在一些技術(shù)問題，場(chǎng)發(fā)射器件屬于真空微電子器件，需要在較高的真空環(huán)境下工作，由于各種材料在工作過程中將放出相當(dāng)數(shù)量的氣體，嚴(yán)重影響了場(chǎng)發(fā)射性能。

2、以碳納米管為基礎(chǔ)傳感器

      碳納米管有較大的比表面積，且其表面有許多懸掛鍵對(duì)氣體有良好的吸附能力，已成為傳感器件的關(guān)鍵部分?；谄浼{米尺寸效應(yīng)和表面電子等多種原因，CNT修飾在傳統(tǒng)的玻碳、石墨、金等電極表面將有效改善原基底電極的性能，并且該工藝簡(jiǎn)單易操作。碳納米管修飾電極，對(duì)傳感器響應(yīng)電流、響應(yīng)時(shí)間和檢測(cè)線性范圍有明顯的影響。

3、以碳納米管為基礎(chǔ)的晶體管

      碳納米管被認(rèn)為是最具有潛力替代硅作為晶體管道溝的納米材料之一。2019年《自然》雜志中美國(guó)麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)利用碳納米管晶體管制造出16位微處理器，并生成這樣一條信息。這表示用碳納米管取代硅晶體管是可行的。目前碳納米管已經(jīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能，但其自身的缺陷和可變性，限制了其在大規(guī)模系統(tǒng)中的應(yīng)用。