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印刷碳纳米管互补金属氧化物半导体器件

/printed carbon nanotube complementary metal oxide semiconductor device/
条目作者赵建文

赵建文

最后更新 2023-08-08
浏览 129
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通过印刷技术构建的P型和N型碳纳米管薄膜晶体管。

英文名称
printed carbon nanotube complementary metal oxide semiconductor device
所属学科
电子科学与技术

互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor; CMOS)技术是传统硅基微电子器件的主流技术,其基本结构单元是互补的P型和N型场效应晶体管,即分别以空穴和电子为主要导电方式的半导体器件。因为碳纳米管能带中的导带和价带是对称的,碳纳米管薄膜晶体管的电子和空穴的传输特性非常相似,即可以得到高性能的P型和N型碳纳米管薄膜晶体管。采用类似于传统的硅半导体掺杂技术或特殊的后处理,可在同一基材上构建出性能完全匹配且性能优越的P型和N型碳纳米管薄膜晶体管、高性能(如超低功耗、高增益和高噪声容限)的CMOS器件和电路。由于碳纳米管容易吸附空气中的水、氧气和其他物质,碳纳米管晶体管通常表现为P型沟道导电特性,严重阻碍了N型印刷碳纳米管薄膜晶体管的发展。随着半导体碳纳米管纯化技术的不断发展,以及一些新型印刷工艺的不断优化,P型印刷碳纳米管薄膜晶体管的开关比和迁移率等性能已有大幅度提升。N型印刷碳纳米管薄膜晶体管也有一些进展,如活泼金属掺杂、物理化学场效应N掺杂、金属氧化物封装、有机电子掺杂和采用低功函的金属作为工作电极等。通常N型和P型印刷碳纳米管薄膜晶体管的构建工艺兼容性不好,这使得CMOS器件和电路的构建工艺变得更加复杂,导致CMOS器件和电路的稳定性和重复性等都难以控制。另外,溶液法得到的P型和N型碳纳米管薄膜晶体管均表现为耗尽型特性,以及具有较大的回滞效应,利用此种器件很难构建出性能优越的CMOS器件和电路。因此,性能良好的增强型P型和N型印刷碳纳米管薄膜晶体管的开发就显得尤为重要。

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