摩尔定律还能延续？奈米碳管电晶体性能已超越硅电晶体

如今半导体圈最棘手的事莫过于摩尔定律即将终结，研究人员不得不寻找硅材料的替代者来提升半导体的性能，而奈米碳管就被认为是最有可能取代硅的材料之一。

近日，美国威斯康辛大学麦迪逊分校已经在这个材料的研发上有跨越式的突破，该校的材料学家成功研製了 1 英吋大小奈米碳管晶体，并且首次在性能上同时超越了硅电晶体和砷化镓电晶体。

顾名思义，奈米碳管晶体是由奈米碳管做为沟道导电材料製作而成的电晶体，其管壁只有一个原子厚，这种材料不仅导电性能好，而且体积能做到比现在的硅电晶体小 100 倍。另外，奈米碳管晶体的超小空间使得它能够快速改变流经它的电流方向，因此能达到 5 倍于硅电晶体的速度或能耗只有硅电晶体的五分之一。

不过因为技术的瓶颈，过去很长一段时间研究人员都没能研製出性能优于硅电晶体和砷化镓电晶体的奈米碳管晶体，更不用奢望其应用在各类电子装置中。

据了解，按照传统的做法，奈米碳管内通常会混杂一些金属奈米管，但是这些金属奈米管会造成电子装置短路，从而破坏奈米碳管的导电性能。威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员这次另闢蹊径，他们利用聚合物取代了几乎所有的金属奈米管，将金属奈米管的含量降到 0.01% 以下，这样的做法大大提升了导电性能。

除此之外，该研究团队还在製程上做出了改善，他们研发出的溶解方法成功移除奈米碳管製造过程中产生的残渣。

威斯康辛大学麦迪逊分校材料工程学教授迈克‧阿诺德表示："我们的研究同时克服了奈米碳管面临的多重障碍，最终获得了性能首度超越硅电晶体的 1 英吋奈米碳管晶体。奈米碳管的许多设想仍有待实现，但我们终于在 20 年后完成超越。"

那么问题来了，石墨烯和奈米碳管谁会成为下一代半导体材料？