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、獨特的一維輸運結(jié)構(gòu)，為微納電子器件提供了一個重要途徑。

1、以碳納米管為基礎(chǔ)場發(fā)射器

      相比于傳統(tǒng)氧化物發(fā)射器，CNT場發(fā)射器具有高發(fā)射電流、低閾值電壓、大發(fā)射電流密度和長壽命等優(yōu)點。近年來，研究者對CNT場發(fā)射器進行了大量的實驗研究究發(fā)現(xiàn)，將鍍金屬、碳化物或氮化物的CNT作為場發(fā)射器的點電子源，能有效改善CNT場發(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數(shù)量的氣體，嚴重影響了場發(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氣體有良好的吸附能力，已成為傳感器件的關(guān)鍵部分。基于其納米尺寸效應(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，并且該工藝簡單易操作。碳納米管修飾電極，對傳感器響應(yīng)電流、響應(yīng)時間和檢測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》雜志中美國麻省理工學(xué)院團隊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。