碳纳米管具有极其优异的电学、光学、热学、磁学以及力学性能 ， 是理想的纳电子和光电子材料 。 为什么这么说呢？我们不妨来看一个参数：
室温下 ， 硅基场效应管的电子迁移率是1000 cm/(V·s) ， 而碳纳米管场效应管中电子迁移率可以达到100000 cm/(V·s) ， 是硅基场效应管的100倍左右 。
而电子迁移率主要影响到晶体管的两个性能：一是电导率 ， 迁移率越大 ， 电阻率越小 ， 通过相同电流时 ， 功耗越小 ， 电流承载能力就越大 。 二是影响器件的工作频率 ， 提高载流子迁移率 ， 可以降低功耗 ， 提高器件的电流承载能力 ， 同时提高晶体管的开关转换速度 。
这只是碳纳米管众多优越性质中的一个 ， 它还具有很多其他优异的性能 ， 例如导电性能、导热性能等等 。 但是管中窥豹 ， 可见一斑 ， 相比于硅基材料 ， 它的性能确实非常优越 ， 因此也成为了碳基材料的热门候选 。
2石墨烯
石墨烯（来源：百度百科）
石墨烯是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜 ， 厚度只有一个碳原子 。 2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫 ， 成功地在实验中从石墨中用胶带粘出了石墨烯（对 ， 没错 ， 就是用胶带粘） 。
在此之前 ， 石墨烯这种结构被认为不能稳定存在 ， 一经发现 ， 立刻引起了研究的热潮 。 不过 ， 我们在这里主要关注石墨烯在电子学中的应用 。
和碳纳米管类似 ， 室温下石墨烯同样具有远高于商用硅片的高载流子迁移率 ， 并且噪声很低 ， 受温度和掺杂效应的影响很小 ， 非常适合用于晶体管的制造 。
石墨烯电子的费米速度和很低的接触电阻则有助于进一步减小器件开关时间 ， 使得由石墨烯制成的纳电子器件能够有超高频率的操作响应 。
除此之外 ， 它还有许多优越的力学性质 ， 比如在物理方面的弹性模量可达1 TPa ， 自身的强度是130 GPa ， 因此非常适合用于设备制造 。 现在 ， 石墨烯的场效应晶体管已经能用标准化的光刻方法制备 。
除了在用于制造晶体管 ， 石墨烯还有很多其他的优越性质 ， 使它能够在电子学其他领域大展拳脚 ， 例如它良好的透光率和导电性 ， 可以作为透明电极用于发光二极管 ， 大大减少透明电极薄膜的厚度等等 。
简而言之 ， 碳基材料真看起来非常优秀 ， 但为什么目前仍然没有大规模应用呢？一方面是目前硅基材料还没有达到极限 ， 研发和更换生产线需要各个公司投入大量成本；另一方面 ， 它本身在应用方面也面临很多挑战 ， 比如各种材料的制备 ， 能隙控制 ， 载流子浓度控制等等 。 但针对这些问题 ， 世界各地的科研团队都在努力探索 ， 并给出了初步的解决方法 ， 在我们的有生之年能够看到碳基材料应用于我们的日常生活还是非常有希望的 。
参考文献
[1] 彭练矛. 2020年之后的电子学:碳基电子学的机遇和挑战[C]// 中国真空学会2012学术年会论文摘要集. 2012.
[2] 廖志宇. 单层石墨烯在场效应晶体管中的应用研究[D]. 湖南大学, 2011.
【下一代芯片技术发展的出路在哪里？碳或许能给我们答案】[3] https://wenku.baidu.com/view/80858e1d03020740be1e650e52ea551810a6c995.html
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