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新聞動(dòng)態(tài)
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技術(shù)人員在碳納米管等離激元集成回路研究中取得重要進(jìn)展

作者:中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司 來源:http://m.sikpqwc.cn 日期:2017-11-06 11:55:37


在過去的數(shù)十年中,以集成電路(integrated circuit,IC)為基石的信息技術(shù)取得了舉世矚目的發(fā)展。然而,隨著IC技術(shù)將達(dá)到10 nm的技術(shù)節(jié)點(diǎn),由于受到來自物理定律和成本的限制而難以繼續(xù)提升,學(xué)術(shù)界和業(yè)界一直在探索超越互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(beyond CMOS)架構(gòu)等方式,以期推動(dòng)信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
 
等離激元在亞波長(zhǎng)尺寸光操控方面具有優(yōu)異特性,故在亞波長(zhǎng)光電集成領(lǐng)域備受矚目;如何實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)尺度的光電集成架構(gòu)成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。由于具有原子量級(jí)的小尺寸(1~3 nm)、高遷移率、平均自由程長(zhǎng)、寬光譜響應(yīng)等諸多優(yōu)勢(shì),碳納米管被認(rèn)為是“后摩爾時(shí)代”的理想材料,有望用來實(shí)現(xiàn)片上的亞波長(zhǎng)尺寸光電集成。目前尚未發(fā)現(xiàn)碳管亞波長(zhǎng)等離激元集成架構(gòu)的相關(guān)研究報(bào)道。
 
技術(shù)人員系統(tǒng)地發(fā)明了一種可完美兼容等離激元結(jié)構(gòu)的無摻雜技術(shù)。具體說來,首先采用鈀(Pd)金屬和鈧(Sc)金屬分別實(shí)現(xiàn)與碳納米管的p型和n型接觸,進(jìn)而構(gòu)建碳納米管二極管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管;與此同時(shí),采用金(Au)來構(gòu)建等離激元波導(dǎo)。一方面,采用對(duì)稱電極的高性能碳管晶體管可與Au波導(dǎo)集成形成在片電驅(qū)動(dòng)的表面等離激元(surface plasmon polariton,SPP)源。另一方面,Au波導(dǎo)可以通過結(jié)合虛電極技術(shù)構(gòu)建光伏形式的SPP探測(cè)器;虛電極技術(shù)的引入可有效提高在片SPP探測(cè)器的信噪比。采用同樣的工藝,還可同時(shí)在基底上制備電子器件、光電器件以及無源的等離激元組分,從而克服傳統(tǒng)材料中電子器件與光電器件制備工藝不兼容的問題。在此基礎(chǔ)上,通過在片利用無摻雜技術(shù)集成亞波長(zhǎng)等離激元波導(dǎo),實(shí)現(xiàn)完整的等離激元回路,這是電驅(qū)動(dòng)等離激元回路的首次實(shí)現(xiàn);區(qū)別于傳統(tǒng)的光互連過程,利用等離激元作為傳播媒介的互聯(lián)過程可打破光學(xué)衍射極限,為“后摩爾時(shí)代”的超越互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體架構(gòu)提供重要參考。

 

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