如今半導體圈最棘手的事莫過于摩爾定律即將終結，研究人員不得不尋找硅材料的替代者來提升半導體的性能，而碳納米管就被認為是最有可能取代硅的材料之一。

近日，美國威斯康星大學麥迪遜分校已經在這一材料的研發上取得了跨越式的突破，該校的材料學家成功研制了1英寸大小碳納米晶體管，并且首次在性能上同時超越了硅晶體管和砷化鎵晶體管。

顧名思義，碳納米晶體管是由碳納米管作為溝道導電材料制作而成的晶體管，其管壁只有一個原子厚，這種材料不僅導電性能好，而且體積能做到比現在的硅晶體管小100倍。另外，碳納米晶體管的超小空間使得它能夠快速改變流經它的電流方向，因此能達到5倍于硅晶體管的速度或能耗只有硅晶體管的1/5。

不過因為技術的瓶頸，過去很長一段時間研究人員都沒能研制出性能優于硅晶體管和砷化鎵晶體管的碳納米晶體管，更不用奢望其應用在各類電子設備中。

據了解，按照傳統的做法，碳納米管內通常會混雜一些金屬納米管，但是這些金屬納米管會造成電子裝置短路，從而破壞碳納米管的導電性能。威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員這次另辟蹊徑，他們利用聚合物取代了幾乎所有的金屬納米管，將金屬納米管的含量降到0.01%以下，這樣的做法大大提升了導電性能。

除此之外，該研究團隊還在工藝上做出了改善，他們研發出的溶解方法成功移除碳納米管制造過程中產生的殘渣。

威斯康星大學麥迪遜分校材料工程學教授邁克·阿諾德表示：“我們的研究同時克服了碳納米管面臨的多重障礙，最終獲得了性能首超硅晶體管的1英寸碳納米晶體管。碳納米管的許多設想仍有待實現，但我們終于在二十年后實現了趕超。”

那么問題來了，石墨烯和碳納米管誰會成為下一代半導體材料？