碳纳米管晶体管抗辐射性能优越，为航天器芯片研制开辟新路径

碳纳米管晶体管抗辐射性能优越，为航天器芯片研制开辟新路径

引用

搜狐

等

6

来源

1.

https://www.sohu.com/a/855371011_122033970

2.

https://www.opticsjournal.net/Articles/OJ3afa3ac51d425b44/FullText

3.

https://www.unibright.com.cn/industry/776.html

4.

https://www.aquagenik.com/ldcms/hangyezixun/382.html

5.

https://www.dramx.com/News/IC/20240715-36665.html

6.

https://www.chinaerospace.com/article/38261

中国科学院微电子研究所等机构的研究显示，碳纳米管晶体管具有超强的抗辐射能力，为下一代宇航芯片研制开辟了重要技术路径。这些研究成果发表于国际著名期刊《Small》上，证明了碳纳米管器件和电路在受到高剂量辐照后仍能保持性能，优于硅基器件四倍。这一突破有望提升未来航天器的可靠性和寿命，推动深空探索任务的发展。

碳纳米管作为一种典型的二维材料，具有独特的结构和优异的物理性能。其直径仅为纳米级别，却拥有极高的长径比，这使得碳纳米管在电学、力学和热学方面展现出非凡的特性。

在电学性能方面，碳纳米管具有极高的载流子迁移率，远超过传统的硅材料。这意味着在相同的电压驱动下，碳纳米管晶体管可以实现更快的开关速度和更高的工作频率。此外，碳纳米管还具有优异的热导率，能够有效降低器件在工作过程中的温度，提高整体性能和可靠性。

航天器在太空中运行时，会面临极端恶劣的环境条件，其中辐射是最大的威胁之一。宇宙射线和高能粒子会对半导体器件造成严重损害，导致性能退化甚至功能失效。因此，抗辐射能力成为航天用半导体器件的关键指标。

目前，大多数航天器仍采用基于硅的半导体器件。为了提高其抗辐射能力，通常需要采用特殊的制造工艺或设计加固方案，但这往往会增加器件的重量和成本。此外，硅基器件在极端温度下的性能也会受到影响，进一步限制了其在航天领域的应用。

中国科学院微电子研究所的研究团队发现，碳纳米管晶体管在抗辐射方面展现出显著优势。研究显示，碳纳米管器件在经过高剂量辐照后，性能保持稳定，远优于传统硅基器件。这种优异的抗辐射能力主要归因于碳纳米管独特的结构和物理特性。

碳纳米管的二维结构使其在受到辐射时，缺陷生成的概率大大降低。即使产生缺陷，由于碳纳米管的结构稳定性，这些缺陷对整体性能的影响也相对较小。此外，碳纳米管的高电子迁移率和热导率也有助于快速消散辐射引起的能量，进一步提高了其抗辐射能力。

碳纳米管晶体管在航天领域的应用前景广阔。其优异的抗辐射能力、轻量化特点以及在极端温度下的稳定性，使其成为下一代宇航芯片的理想选择。随着研究的深入和技术的成熟，碳纳米管器件有望在未来的深空探测、卫星通信等领域发挥重要作用。

然而，要实现大规模应用，仍需解决一些挑战。例如，如何实现碳纳米管晶体管的高良率、低成本制造，以及如何进一步优化其性能和可靠性。这些问题需要科研人员和产业界的共同努力。

总体而言，中科院的这项研究为碳纳米管在航天领域的应用开辟了新的可能性。随着技术的不断发展和完善，我们有理由相信，碳纳米管晶体管将在未来的太空探索中扮演重要角色，为人类的航天事业注入新的动力。