藍色巨人IBM的科學家們再次展示了他們雄厚的科研實力：歷史上第一次，使用標準的主流半導體工藝，將一萬多個碳納米管打造的晶體管精確地放置在了一顆芯片內(nèi)，并通過了可行性測試。多年來，人們一直期望找到一種新的材料，可以替代傳統(tǒng)芯片中的硅，從而更深入地推進半導體制造工藝，獲得更小、更快、更強的計算機芯片，IBM則邁出了用碳納米管在此領域投入商業(yè)化應用的第一步。

作為一種半導體材料，碳納米管有著很多優(yōu)于硅的天然屬性，特別適合在幾千個原子的尺度上建造納米級晶體管，其中的電子也可以比硅晶體管更輕松地轉移，實現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)傳輸，納米管的形狀也是在原子尺度上組成晶體管的上佳之選。

IBM的成果證明了，人們可以在預定的基底位置上用大量的碳納米管晶體管蝕刻集成電路，其中隔離半導體納米管、在晶圓上放置高密度碳材料設備尤為關鍵，因為最終商業(yè)性芯片是需要集成數(shù)以幾十億晶體管的。

在此之前，科學家們只能同時放置最多幾百個碳納米管，遠遠無法投入商業(yè)化。IBM則利用離子交換化學理論研究出了一種全新的方法，能夠精確、可控地在基底上按順序放置大量的碳納米管，密度達到了每平方厘米大約十億個，比之前的成果提高了兩個數(shù)量級。

IBM首先給碳納米管涂上一種表面活性劑(想象成使之更易溶于水的“肥皂”)，然后用化學處理過的氧化鉿(HfO2)和二氧化硅(SiO2)制作基底，其中溝槽部分使用氧化鉿，再將基底放到碳納米管溶液里，納米管就會通過化學鍵附著到氧化鉿溝槽里，而基底的其他部分仍然是“干凈”的，最終得以在單個芯片上制造上萬個晶體管。

由于這種方法兼容標準的半導體制造工藝，大規(guī)模拓展和測試也更加簡單。

當然了，這仍然是萬里長征的第一步，碳納米管究竟何時能夠取代硅，只能慢慢期待了。

碳納米管基底的掃描電子顯微鏡圖像(白色尺度條的長度為2微米)

碳納米管陣列顯微圖像：橫向間距200納米，縱向間距500納米，密度每平方厘米1億個(白色尺度條400納米)

碳納米管場效應晶體管(CNTFET)陣列顯微圖像：碳納米管間距300納米

碳納米管結構示意圖：單個原子層卷起形成，相當于人類頭發(fā)寬度的千分之一

給碳納米管涂上表面活性劑，使之溶于水

氧化鉿和二氧化硅組成的基底：溝槽中的“立柱”是起連接作用的化學鍵

基底浸入碳納米管溶液，通過化學鍵結合

碳納米管陣列形成

以后的晶圓可能就是這個樣子了

IBM的研究員Hongsik Park

在化學實驗室內(nèi)觀察對比不同的碳納米管溶液

碳納米管溶液

過濾碳納米管溶液

以商用半導體工藝測試碳納米管晶體管

以商用半導體工藝測試碳納米管晶體管