$天奈科技(SH688116)$ 碳基刚刚又干了一件硅基干不好的大事——面向高辐射环境的大规模互补碳纳米管集 成电路，展示了大规模CNTFET的辐射耐受性，为在高辐射环境中替代硅基FET开辟了新道路。
北京航空航天大学林晓阳团队、北京大学彭练矛院士团队和许海涛团队Sci. Adv.
随着航天、核能及深空探测等领域对电子器件辐射耐受性需求的不断增加，如何在极端辐射环境下保持电子设备的可靠性和稳定性，成为了当前电子器件设计中亟待解决的关键问题。传统基于硅的集成电路（CMOS）技术在强辐射环境中常常受到辐射粒子和高能射线的影响，导致晶体管失效、阈值电压漂移以及逻辑错误等问题。因此，开发能够在高辐射环境下仍保持高性能和可靠性的替代技术，成为了辐射电子器件研究的热点。
碳纳米管（CNT）作为一种具有优异电学性能、热稳定性及辐射抗性的材料，近年来成为了抗辐射电子器件的理想候选材料。相比传统硅基器件，CNT 具有更高的导电性、热导率和机械强度，使其在极端环境下具有更强的稳定性和耐用性。因此，基于 CNT 的集成电路被认为是未来抗辐射电子器件的重要发展方向。
北京航空航天大学林晓阳团队联合北京大学彭练矛院士团队、许海涛团队提出了一种基于互补型碳纳米管场效应晶体管（CNTFETs）的抗辐射集成电路。通过精确调控碳纳米管的掺杂工艺与结构优化，成功实现了PMOS与NMOS类型CNTFET器件的高对称性和高均匀性，并验证了其在辐射环境中的优异性能。研究结果表明，所制备的CNT集成电路在γ射线辐照条件下展现出较为稳定的电学特性，并能够在高剂量辐射下维持稳定的逻辑输出。
此外，本文还展示了这些基于CNT的集成电路在实际应用中的辐射性能，涵盖了NAND与XOR门、反相器及环形振荡器等逻辑电路的性能验证。
实验结果证明，基于CNT的集成电路在辐射环境中展现出了显著的抗辐射能力，在功耗、延迟以及逻辑输出稳定性等方面均优于传统硅基CMOS电路。综上所述，本文通过系统的研究与深入的数据分析，展示了基于CNT的抗辐射集成电路在极端辐射环境中的巨大潜力，为未来辐射电子器件的设计与应用提供了坚实的理论基础和实践指导，极大推动高可靠性和高性能电子器件的进一步发展。
相关成果以“Large-scale complementary carbon nanotube integrated circuits for harsh radiation environments”为题发表在国际顶级期刊Science Advances上。