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半導(dǎo)體型單壁碳納米管（s-SWCNT）憑借其一維超薄結(jié)構(gòu)和極高的載流子遷移率，被認(rèn)為是亞納米超制程技術(shù)節(jié)點(diǎn)的重要候選材料。
近日，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所等提出了一種由s-SWCNT和乙酰丙酮釔組成的一維同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并將其用作晶體管的溝道材料。
該方法實(shí)現(xiàn)了s-SWCNT內(nèi)部均勻且穩(wěn)定的摻雜，有效緩解了由于表面懸掛鍵導(dǎo)致的金屬—半導(dǎo)體接觸退化和載流子散射。s-SWCNT一維中空腔體的徑向限域作用誘導(dǎo)了封裝乙酰丙酮釔分子的形變。這種形變?cè)鰪?qiáng)了分子的極化率，從而在外電場(chǎng)下產(chǎn)生更顯著的極化響應(yīng)。
團(tuán)隊(duì)通過(guò)這一機(jī)制，在晶體管的工作電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了溝道載流子的協(xié)同捕獲與釋放，進(jìn)而在同一器件內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的多電阻態(tài)。基于這一特性制備的三元邏輯電路對(duì)輸入信號(hào)具有選擇性，能夠準(zhǔn)確識(shí)別輸入信號(hào)的最大值或最小值，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。此外，還展示了三元權(quán)重網(wǎng)絡(luò)在神經(jīng)形態(tài)計(jì)算中的潛力。
進(jìn)一步地，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論研究，將這一概念推廣到由其他金屬乙酰丙酮配合物與s-SWCNT構(gòu)成的一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)體系。與傳統(tǒng)的多值邏輯方案相比，該工作避免了復(fù)雜的能帶工程或多層堆疊，更有利于大規(guī)模集成，并為理解一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的構(gòu)效關(guān)系以及實(shí)現(xiàn)三元邏輯晶體管提供了新的視角。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。 |
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