北航新闻网9月9日电（通讯员 胡晏铭）近日，北京航空航天大学集成电路科学与工程学院赵巍胜/林晓阳课题组联合北京大学彭练矛/许海涛课题组，在碳纳米管（CNT）集成电路领域取得重要进展。研究团队开发出具有卓越抗辐照性能的碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）集成电路。该芯片经受高达6Mrad(Si)的极端辐照剂量测试，性能依然稳定可靠。相关成果以《Large-scale complementary carbon nanotube integrated circuits for harsh radiation environments》为题，发表于《Science Advances》期刊。

图1器件示意图及形貌表征

面对深空探测、核电设施、辐射医疗等强辐射环境的严峻挑战，传统硅基集成电路即使经过复杂的抗辐照加固设计，也常常在高能粒子的持续轰击下性能退化。碳纳米管凭借其超强的化学键和独特的纳米尺度特性，被认为是构建下一代抗辐照电子器件的理想材料。本项研究通过材料、器件到电路的多维度协同优化，成功制备出具有高对称性、高均一性的CNTFET核心器件。

图2互补型碳纳米管场效应晶体管

基于此，团队构建了包括反相器、与非门和异或门在内的多种逻辑门以及具有5、11和501个阶段的环形振荡器。实验发现，在高达6Mrad（Si）的辐射剂量下，所有器件均保持了完整的输出功能，特别是包含1004个碳纳米管场效应晶体管的501阶环形振荡器，其延迟变化很小（10.3 ± 0.8 ns）。

图3 互补型碳纳米管场效应晶体管的辐照性能

这一突破性进展，为发展面向深空、核能、医疗等极端环境应用的碳基抗辐照电子学奠定了坚实的技术基础，具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

图4 碳基功能电路的辐照性能

北航集成电路科学与工程学院张科博士后、博士生周大明、北京碳基集成电路研究院高宁飞工程师为该论文的共同第一作者；北航集成电路科学与工程学院林晓阳教授、北京碳基集成电路研究院许海涛老师为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、博士后特别资助等项目的支持。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw0024

（审核：高静）

编辑：贾爱平