碳纳米管（CNT）网状薄膜场效应晶体管（TFTs）过去常常被认为是低成本和低性能的晶体管，一般用于显示驱动或柔性电子设备，但最近已被用于构建数字集成电路（ICs）。尽管如此，关于如何实现CNT TFTs优化的研究工作很少被报道。在这项工作中，制备了基于高质量和高纯度的CNT薄膜亚微米TFTs，还研究了由于关态性能引起的潜在性能限制。具体来说，尺寸缩减在可提升器件性能的同时，也会明显损坏亚阈值摆幅。实验和理论模拟结果表明，随机取向碳管薄膜晶体管的开态性能（跨导,g_m）和关态性能（亚阈值摆幅，SS）之间存在着明显的相互制约规律。因此，精心设计g_m（120 mV dec-1）与SS（150μSμm-1）之间的平衡对于构建CNT TFTs是十分必要的，使其满足施加电压驱动数字集成电路的实际需求。

Figure 1. CNT材料的表征，（a）高质量CNT薄膜沉积在Si/SiO2基底上的SEM图，（b）吸附曲线，（c）785 nm波长激发下的Raman光谱，（d）633 nm波长激发下的Raman光谱。

Figure 2.CNT网状薄膜上TFTs的结构与表征。（a）TFT（通道长度为500 nm）的示意图和SEM，（b）两种TFT装置的典型转移曲线，（c）g_m和SS的静态分布，（d）g_m和SS的转移曲线示意图。

Figure 3.单个CNTs上FETs的表征和模型。（a）在CNT网状TFT（通道长度120 nm）中的有效通道长度分布，（b）单个CNTs上FETs的示意图，（c）L_ch-相关的V_th和I_on曲线，（d）CNTs FETs在不同通道长度下的转移曲线。

Figure 4. CNT TFTs的性能极限探索。（a）TFTs在不同CNT密度下的模拟SS和（b）g_m值，（c）网状CNTs 基TFTs在不同参数条件下的SS和g_m值，（d）最优的CNT TFT（通道长度为120 nm）的实验转移和输出曲线。

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    该研究工作由北京大学张志勇联合彭练矛课题组于2019年发表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文：Exploring the Performance Limit of Carbon Nanotube Network Film Field-Effect Transistors for Digital Integrated Circuit Applications（DOI: 10.1002/adfm.201808574）