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陈长鑫, 张亚非, 中国科学,E辑,2005,35:1156-1165).研究表明,多沟道器件结构的采用使CNTFET不仅在输出电流和跨导等关键性能上有很大提高,而且具有更高的可靠性和成品率(Changxin Chen, Yafei Zhang, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2006,6:3789-3793;

Changxin Chen, et al, Applied Physics Letters,2009,95:192110;

发明专利: ZL200510024427.6).为研究沟道数与跨导的关系,我们在同一源漏电极间制作了一系列不同SWCNT沟道数的MC-CNTFET,发现SWCNT密度不太高时两者具有大致正比关系,该结果提供了一个通过控制沟道数来线性调控CNTFET跨导的方法(Changxin Chen, et al, Physics Letters A, 2007, 366: 474-479).实验通过设计一种指状阵列源漏电极对排布SWCNT以获得间距和数量可控的SWCNT沟道,并优化接触,制得了高性能的MC-CNTFET (Changxin Chen, et al, IEEE Electron Device Letters, 2006, 27(10): 852-855;

获中国真空学会 博士优秀论文奖 ).对于15根SWCNT被焊接到Au电极的MC-CNTFET,在-0.15 V的低源漏电压下开态电流和跨导分别达235 μA和50.2 μS (同方法制作的接触未改善的单根SWCNT-FET的开态电流和跨导只为0.014 μA和0.028 μS),空穴场效应迁移率高达7160 cm2 V-1 s-1 (在已报道的相近沟道长度CNTFET中最高),器件显示116 mV/dec的低亚阈值斜率和105 -106的高电流开关比. (3) 首创一种超声纳米焊接技术对SWCNT和金属电极进行可靠的焊接键合以显著改善接触和器件性能. 对焊接的工艺、键合界面、接触特性及其对CNTFET性能的影响等进行研究.结果表明超声纳米焊接可使SWCNT与电极形成牢固、低电阻的接触, 降低接触电阻3-4个数量级.焊接后,室温下一根1μm长的金属性SWCNT的二端电阻被降低到8-24 KΩ的窄范围(最低值接近有着完美接触的弹道传输金属性SWCNT的理论最小电阻值6.45 KΩ),半导体性SWCNT与金属的接触在开态时具有很小的有效肖特基势垒高度和宽度(Changxin Chen, et al, Carbon, 2007,45: 436-442).该技术在常温下即可使SWCNT与电极形成碳化物,使接触形态从 侧面接触 变为 端部接触 ,导致CNTFET性能被很大改善.对于制得的背栅单根SWCNT-FET,在0.5 V的源漏电压下开态电流和跨导可分别高达18.9 ?A和3.6 ?S (该跨导值为已报道的固态背栅单根SWCNT-FET中最大值,比退火法改善接触后的器件跨导高一个多数量级,而焊接前跨导只有10-9S量级),亚阈值斜率约为180 mV/dec (比已报道的高温退火法处理所得值730 mV/dec要低很多),电流开关比达106-107.采用一种AFM探针拨动测试法,焊接键合被证明具有高的机械强度 (Changxin Chen, et al, Nanotechnology, 2006,17: 2192-2197).论文对超声纳米焊接的机理及其对器件、接触性能的改善也进行了初步理论探讨.该技术被Nanowerk科技网的 spotlight 新闻聚焦栏目、Science Daily科技网等专题报道,发表在Nanotechnology杂志的论文被评为杂志2006年 Top

10 Downloaded Articles ,相应专利(ZL200510028887.6)也获第二十二届上海市优秀发明银奖. (4) 实现MC-CNTFET从p型到n型的转变,并在国际上首次发现和研究了高功函数金属/SWCNT/低功函数金属结构FET的光伏效应. 研究不同金属与半导体性SWCNT的接触特性.发现使用高功函数金属Au、Pd、Ti和低功函数金属Al与SWCNT焊接接触,可分别制得高性能的p型和n型MC-CNTFET,实现器件从p型到n型的转变.研究了使用Pd和Al分别作为与SWCNT焊接接触的漏极和源极的高功函数金属/SWCNT/低功函数金属结构FET的特性(Changxin Chen, et al, Small, 2008, 4(9): 1313-1318, 封面文章;