Escalar los transistores complementarios de nanotubos de carbono a longitudes de puerta de 5 nm

Área de la Ciencia:

• Nanotecnología
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería eléctrica

Sus antecedentes:

• Los transistores de efecto de campo de óxido de metal complementario de silicio (CMOS) se enfrentan a limitaciones de escala.
• Los transistores de efecto de campo de nanotubos de carbono (CNT FET) ofrecen un potencial para mejorar el rendimiento a nanoescala.

Objetivo del estudio:

• Fabricar y evaluar FET de CNT de alto rendimiento con una longitud de puerta de 5 nanómetros.
• Para comparar el rendimiento de los FET de CNT a escala con los FET de silicio CMOS.
• Investigar el potencial de las CNT para los dispositivos electrónicos de próxima generación.

Principales métodos:

• Fabricación de FET de CNT de puerta superior con una longitud de puerta de 5 nm utilizando contactos de grafeno.
• Caracterización del rendimiento, incluida la velocidad de funcionamiento, el voltaje de alimentación y la pendiente inferior al umbral.
• Análisis de la tendencia de escala de los dispositivos basados en CNT y los inversores CMOS.

Principales resultados:

• Se ha demostrado que los FET CNT de 5 nm superan a los FET CMOS de silicio en la misma escala.
• Se ha logrado un voltaje de alimentación significativamente más bajo (0,4 V frente a 0,7 V) y una pendiente inferior al umbral (73 mV/década) para los FET CNT a escala.
• Los FET de CNT se acercaron al límite cuántico, utilizando un solo electrón por operación de conmutación.
• Se ha demostrado un inversor CMOS con un tamaño de campo de 240 nm utilizando CNTs escalados y longitudes de contacto de 25 nm.

Conclusiones:

• Los FET CNT de alto rendimiento con puertas ultracortas son alcanzables y superan la tecnología de silicio.
• Los FET de CNT ofrecen un camino viable hacia la electrónica de ultrabaja potencia y alta velocidad.
• Las métricas de escala y rendimiento demostradas destacan el potencial de las CNT para futuros circuitos integrados.