后摩尔时代的碳基电子技术:进展、应用与挑战

近六十年来,以硅为核心材料的半导体技术,特别是CMOS集成电路技术推动了人类信息社会的深刻变革,但也逐渐接近其物理极限和工程极限,全球半导体产业已经进入后摩尔时代.半导体性碳纳米管具有高迁移率、超薄体等诸多优异的电学特性,因此成为后摩尔时代新型半导体材料的有力候选.基于碳纳米管的碳基电子技术历经二十余年发展,在材料制备、器件物理和晶体管制备等基础性问题中也已经取得了根本性突破,其产业化进程从原理上看已经没有不可逾越的障碍.因此,本文着重介绍了碳基电子技术在后摩尔时代的本征优势,综述了碳基电子技术的基础性问题、进展和下一步的优化方向,及其在数字集成电路、射频电子、传感器、三维集成和特种芯片等领域的应用前景.最后,本文还分析了碳基电子技术产业化进程中的综合性挑战,并对其未来发展做出预测和展望.