碳納米管，是一種具有特殊結構的一維量子材料，是捲成管狀的單層碳原子

1991年人類首次發現的碳納米管，是一種具有特殊結構（徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，管子兩端基本上都封口）的一維量子材料, 是捲成管狀的單層碳原子。碳納米管是碳的一種形態，成分與金剛石、石墨一樣，主要構成成分是碳。是碳的一種同素異形體。碳納米管直徑一般為幾個納米到幾十個納米，管壁厚度僅為幾個納米，像鐵絲網捲成的一個空心圓柱狀「籠形管」。它非常微小，頭髮絲粗細的空間就可以容納數萬個碳原子。其次，碳納米管韌性很高，可以彎折，強度重量比在目前已知的材料中是最高的。碳納米管具有超常的強度、熱導率、磁阻，且性質會隨結構的變化而變化，可由絕緣體轉變為半導體、由半導體變為金屬。其導電性極強 ,是銅的100倍。用碳納米管所製造出的新一代電子元器件，要比硅元器件體積更小、耗能更低且有更強的傳導能力，具有優良的導電性能。而它與晶體管的導電方式和原理不一樣，所以在進行導電的時候，它的能效相對較高。現在使用的晶體管，在導電過程中會漏電，會發熱，這樣就使得其能效比可能只有60%至70%。而碳納米管晶元的能量利用率則比較高，而且發熱也比較低。最近的一項研究結果顯示，在功耗水平相當的條件下，使用碳納米管技術製造的電路在運行速度上要比傳統的硅半導體電路塊5倍以上。

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這些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入, 製備工藝日趨成熟，其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。科學家們首先在試驗室里成功使用納米管製造出了單個晶體管，但是要把這些單獨的晶體管相互連接在一起，組成較大規模的集成電路則是一件很困難的事。晶元製造者必須找出一種可以大規模的非常精確地排列碳納米管的方法，這樣的電腦晶元才有可能走向實用階段。研究人員提出了一項新的技術能夠使碳納米管靈巧地對準了蝕刻在晶片上的路線。日前，結合化學方法，他們已經可以將單個的碳納米管放置在硅晶片上他們想要放的特殊的溝道里。在構造碳納米管場效應器件時（CNTFET），在一個晶元上放置了一萬多個碳納米管，能夠達到每平方厘米10億個納米管的密度。而在此之前，科學家們只能同時放置最多幾百個碳納米管，遠遠無法投入商業化。

然科學家們樂觀地認為碳納米管技術將在接下來的十年內準備就緒，可以取代硅成為製造晶元的材料，屆時預計半導體晶元的尺寸將縮小至5納米的極限尺寸。但是否能夠成功，現在看來還為時過早。因為除了有許多需要克服的技術障礙外，還有成本以及成品率等問題。何況硅基集成電路的龍頭老大英特爾公司還在堅持繼續走自己的路，大有不到黃河心不死的氣勢。他們的工程師和科學家相信，硅晶元的尺寸還有繼續縮小的空間，至少目前的情況是這樣的。

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