图片来源：美国佐治亚理工大学电子学与纳米技术研究所

    具有良好的力学性能和导电性的碳原子圆柱形结构碳纳米管在制造新的微米级低功率电子器件方面具有巨大的潜能。但是，寻找一种基于碳材料构建可靠计算平台的方法对研究人员来说是一个重大挑战。

    现在，佐治亚理工学院的机械和材料工程师设计了一种用于识别碳纳米管集成电路晶体管性能变化的方法。新的方法可以帮助研究人员制造更可靠的设备，并最终将该技术应用于如可穿戴电子设备、传感器和天线等方面。

    美国佐治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院副教授Satish Kumar说：“因为在碳纳米管制造过程中会产生缺陷，而这种缺陷会使利用碳纳米管可重复性良好的薄膜晶体管带来挑战性。这些随机缺陷导致纳米管在长度、直径和手性结构的变化。所有这些变化都会影响纳米管的导电性，从而影响碳纳米管性能的变化。”

    “我们现在所做的就是基于原先的设备创建一个系统的方法来估计可以提高碳纳米管器件集成电路变化”他说。

    这项由国家科学基金会赞助的研究成果在IEEE Transactions on Nanotechnology上发表。

上图为美国佐治亚理工大学电子学与纳米技术研究所

    尽管早期Kumar的团队的研究着眼于如何改进碳纳米管的生产方法以实现更高的一致性，但该团队也专注于以统计方式分析性能变化，以便更好地评估性能特征。

    佐治亚理工大学Kumar与其学生Jialuo Chen在论文中写道：“这样的分析对于研究碳纳米管电网络的可靠性和稳定性是至关重要的，并设计出有助于减少各种电子应用电路性能变化的技术。”

    虽然一些碳纳米管大多数以与半导体（如硅）相同的方式传导电能，但某些碳纳米管具有与金属更相似的导电性能。后一种被称为金属碳纳米管。这种金属碳纳米管在电网络中的定向移动与性能有关。

    研究发现，金属性碳纳米管在短沟道薄膜晶体管中的性能变化比长沟道薄膜晶体管更大，这意味着器件设计人员可以通过使用具有更高浓度长沟道薄膜晶体管的网络来实现更高的性能。

    研究人员还发现，纳米管的网络越致密，碳纳米管长度的变化对性能的影响就越小。

    Kumar说：“我们的研究结果表明，薄膜晶体管的性能变化可以利用相关参数的分布函数来重建，这将有助于我们创造更可靠的电路，使下一代低成本的柔性微电子学得以实现。”

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责任编辑：殷鹏飞

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