北京大學信息科學技術學院教授張志勇、彭練矛課題組發展全新的提純和自組裝方法，制備出高密度高純半導體陣列碳納米管材料，并在此基礎上首次開發了性能優異的晶體管和電路。5月22日，相關研究成果在線發表于《科學》。

　　在諸多新型半導體材料中，半導體碳納米管是構建高性能互補金屬氧化物半導體（CMOS）器件的理想溝道材料。已公開的理論計算和實驗結果均表明，碳管CMOS晶體管采用平面結構即可縮減到5納米柵長，且較同等柵長的硅基CMOS器件具有10倍的本征性能—功耗綜合優勢。碳納米管集成電路批量化制備的前提是超高半導體純度、順排、高密度、大面積均勻的碳納米管陣列薄膜。長期以來，材料問題的制約導致碳管晶體管和集成電路的實際性能遠低于理論預期，甚至落后于相同節點的硅基技術至少一個數量級。

　　該課題組采用多次聚合物分散和提純技術得到超高純度碳管溶液，并結合維度限制自排列法，在4英寸基底上制備出密度為120/微米、半導體純度達99.99995%、直徑分布在1.45±0.23納米的碳管陣列，從而達到超大規模碳管集成電路的需求。基于這種材料，他們批量制備出場效應晶體管和環形振蕩器電路。

　　該項工作突破了長期以來阻礙碳管電子學發展的瓶頸，首次在實驗中顯示出碳管器件和集成電路較傳統技術的性能優勢，為推進碳基集成電路的實用化發展奠定了基礎。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.aba5980