随着集成电路的发展，摩尔定律逐渐失效，寻求硅以外的替代材料已成为整个信息产业的重要方向之一。在这方面，碳纳米管被认为是一个非常有潜力的竞争者。然而，采用传统的掺杂工艺制备碳纳米管晶体管的过程中遇到了巨大的困难。
我国从2000年就开始了针对碳基电子学的研究工作。2007年，北京大学彭练矛院士、张志勇教授团队就提出了非掺杂制备碳纳米管CMOS器件的方法，制备出了第一个性能超过同尺寸硅基晶体管的碳纳米管晶体管器件。2017年，团队在Science上发文，首次制备了5 nm技术节点的顶栅碳纳米管场效应晶体管，器件的本征性能和功耗综合指标上性能相较同尺寸的传统硅基晶体管器件约有10倍的优势，展现了碳纳米管电子学的巨大潜力。2020年5月份，该团队再次在Science发文，采用多次提纯和限域自组装的方法，在四英寸基底上制备了高密度，纯度超过99.9999%的碳纳米管平行阵列，达到了超大规模碳纳米管集成电路的需求，为推进碳基集成电路的实用化和工业化奠定了基础。
有序半导体碳纳米管因其易于微型化和高能效，在创建缩放场效应晶体管（FET）方面是硅的潜在替代品。然而，取向排列的纳米晶体管能否以与低节点硅技术相同的尺寸制造并保持高性能仍不清楚。基于多年的研究积累，近期北京大学彭练矛院士、张志勇教授团队研制出可扩展到与10纳米硅技术节点尺寸相对应的取向排列的碳纳米管场效应晶体管。研究人员首先制造出接触栅间距为175 nm的纳米管场效应晶体管，其导通电流为2.24 mA μm-1，峰值跨导为1.64 mS μm-1。6个纳米管场效应晶体管用于创建静态随机存取存储器单元，面积为0.976 μm2，与90 nm硅技术节点相当。然后在金属和纳米管之间引入全接触结构，以实现90 Ω μm的低接触电阻，并降低对接触长度的依赖性。这样就可以制造出接触栅间距为55 nm（相当于10 nm节点）的纳米管场效应晶体管，其载流子迁移率和费米速度均高于10 nm硅金属氧化物半导体晶体管。
该研究成果以“Scaling aligned carbon nanotube transistors to a sub-10?nm node”为题发表在《Nature Electronics》上。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41928-023-00983-3
参考信息链接：https://www.163.com/dy/article/I9TOR79905329TW8.html
