北京大学联合国内多家科研机构在碳纳米管电子器件研发方面取得重要进展，成功将碳纳米管场效应晶体管(FET)的接触栅极间距缩小至55纳米以下，达到与硅基10纳米技术节点相当的水平。这项突破性研究成果近日发表在《自然电子学》期刊上。

研究团队由北京大学张志勇教授领衔，经过多年攻关，在碳纳米管晶体管的微型化和性能优化方面取得系列突破。张教授介绍："我们通过创新性地改进接触方案，使碳纳米管晶体管在保持优异性能的同时，实现了尺寸的显著缩小。"

传统碳纳米管晶体管采用"侧接触"方案，载流子只能从碳纳米管表面注入，导致接触电阻随尺寸缩小而急剧增加。研究团队提出的"全接触"新技术通过在形成接触前切割碳纳米管两端，使载流子可以从末端注入，有效解决了这一技术瓶颈。

实验结果显示，基于新技术的晶体管展现出优异的电学性能：导通电流达到2.24 mA/μm，峰值跨导为1.64 mS/μm，这些指标均优于45纳米硅节点晶体管。研究人员还成功制备出尺寸仅1μm²的6T SRAM存储单元，验证了该技术在集成电路中的实际应用潜力。

"这项工作首次在实验上证实，碳纳米管晶体管可以实现真正的90纳米节点技术，"张教授表示，"在相同几何尺寸下，其性能明显优于硅基90纳米节点晶体管。"

目前，研究团队已利用该技术成功制造出90纳米节点的晶体管原型。通过进一步优化接触结构设计，他们认为这些晶体管的尺寸有望缩小至10纳米以下节点。这不仅为延续摩尔定律提供了新的技术路径，也为开发高性能、低功耗的下一代电子器件奠定了基础。

展望未来，研究团队计划重点解决两个关键技术难题：一是开发更稳定的n型晶体管接触材料，以构建完整的CMOS技术;二是提升碳纳米管与高介电常数栅介质之间的界面质量，增强器件的可靠性和栅控能力。

这项研究成果获得了国内外同行的高度评价。业内专家认为，该工作标志着碳纳米管电子器件向实际应用迈出了关键一步，为后摩尔时代半导体技术的发展提供了重要参考。

更多信息： Yanxia Lin 等，《将定向碳纳米管晶体管扩展到 10 纳米以下节点》，《自然电子学》(2023 年)。期刊信息： 《自然电子学》