碳纳米管在微纳电子器件中的研究与应用

近年来，碳纳米管电子学的研究在材料、器件和电路等方面取得了巨大发展。碳纳米管以其极高的热导率、独特的一维输运结构，为微纳电子器件提供了一个重要途径。

1、以碳纳米管为基础场发射器

相比于传统氧化物发射器，CNT场发射器具有高发射电流、低阈值电压、大发射电流密度和长寿命等优点。近年来，研究者对CNT场发射器进行了大量的实验研究究发现，将镀金属、碳化物或氮化物的CNT作为场发射器的点电子源，能有效改善CNT场发射器的发射性能。目前技术上还存在一些技术问题，场发射器件属于真空微电子器件，需要在较高的真空环境下工作，由于各种材料在工作过程中将放出相当数量的气体，严重影响了场发射性能。

2、以碳纳米管为基础传感器

碳纳米管有较大的比表面积，且其表面有许多悬挂键对气体有良好的吸附能力，已成为传感器件的关键部分。基于其纳米尺寸效应和表面电子等多种原因，CNT修饰在传统的玻碳、石墨、金等电极表面将有效改善原基底电极的性能，并且该工艺简单易操作。碳纳米管修饰电极，对传感器响应电流、响应时间和检测线性范围有明显的影响。

3、以碳纳米管为基础的晶体管

碳纳米管被认为是最具有潜力替代硅作为晶体管道沟的纳米材料之一。2019年《自然》杂志中美国麻省理工学院团队利用碳纳米管晶体管制造出16位微处理器，并生成这样一条信息。这表示用碳纳米管取代硅晶体管是可行的。目前碳纳米管已经表现出优异的力学和电学性能，但其自身的缺陷和可变性，限制了其在大规模系统中的应用。