碳基电子学研究中心张志勇课题组在碳纳米管单片三维集成传感芯片研究中取得重要进展
2023-06-12 13:30阅读：
北京大学电子学院官网2023.06.06发表，2023.06.12编辑。
未来电子系统对于多功能集成芯片的需求，使得器件的异质集成技术越来越受关注。物联网应用的日渐普及使得物理终端需要具备环境感知、数据存储、信息处理和无线收发的能力。碳纳米管作为新兴低维半导体材料，可用于制备高性能的CMOS晶体管，展现了高效能逻辑计算、高灵敏传感、毫米波无线通信等方面的应用优势；亦可用于实现高灵敏、集成化的传感器，展现出在生物、化学、气敏、压力等传感器领域的应用潜力。基于碳纳米管的平面传感-界面电路系统在硅和柔性衬底表面已经实现了对温度、汗液等环境信息的在片感知和运算能力。相对于平面集成架构，单片三维集成架构将为感存算一体集成芯片提供更理想的技术支持：层间介质与层间互联通孔在有效保护底层电路稳定性的同时，能够提供低延迟、高带宽的层间通信，并且进一步兼容存储层、无线传输层的集成需求。此前，由于碳纳米管单片三维集成技术的不成熟，高性能的碳纳米管感算一体集成芯片尚未得到展示。
北京大学电子学院、碳基电子学研究中心张志勇教授课题组，利用功能金属修饰的碳管晶体管作为上层气体传感单元，高性能CMOS压控振荡器电路（VCO）作为底层界面电路与信号转换单元，实现了单片三维集成架构的多功能气体探测系统（图1）。通过工艺优化，实现了栅长
未来电子系统对于多功能集成芯片的需求，使得器件的异质集成技术越来越受关注。物联网应用的日渐普及使得物理终端需要具备环境感知、数据存储、信息处理和无线收发的能力。碳纳米管作为新兴低维半导体材料，可用于制备高性能的CMOS晶体管，展现了高效能逻辑计算、高灵敏传感、毫米波无线通信等方面的应用优势；亦可用于实现高灵敏、集成化的传感器，展现出在生物、化学、气敏、压力等传感器领域的应用潜力。基于碳纳米管的平面传感-界面电路系统在硅和柔性衬底表面已经实现了对温度、汗液等环境信息的在片感知和运算能力。相对于平面集成架构，单片三维集成架构将为感存算一体集成芯片提供更理想的技术支持：层间介质与层间互联通孔在有效保护底层电路稳定性的同时，能够提供低延迟、高带宽的层间通信，并且进一步兼容存储层、无线传输层的集成需求。此前，由于碳纳米管单片三维集成技术的不成熟，高性能的碳纳米管感算一体集成芯片尚未得到展示。
北京大学电子学院、碳基电子学研究中心张志勇教授课题组，利用功能金属修饰的碳管晶体管作为上层气体传感单元，高性能CMOS压控振荡器电路（VCO）作为底层界面电路与信号转换单元，实现了单片三维集成架构的多功能气体探测系统（图1）。通过工艺优化，实现了栅长