全新納米級(jí)3D晶體管面世
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】晶體管是一種半導(dǎo)體器件，具有開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制等多種功能，可用于各種各樣的數(shù)字和模擬功能。隨著全球信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體作為信息科技產(chǎn)品的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性器件，晶體管的種類也日益多樣化，以滿足不斷增長的行業(yè)需求。
近日，美國麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)利用超薄半導(dǎo)體材料，成功研制出一種全新的納米級(jí)3D晶體管。這是迄今已知最小的3D晶體管，其性能和功能可比肩甚至超過現(xiàn)有的硅基晶體管，將為高性能節(jié)能電子產(chǎn)品的研制開辟新途徑。相關(guān)論文發(fā)表于《自然·電子學(xué)》雜志。
過去，硅基晶體管受電子器件功耗下限制約的影響，導(dǎo)致其無法在低于一定電壓的條件下工作，這無疑限制了其進(jìn)一步提升性能，擴(kuò)展適用范圍。
為此，科研團(tuán)隊(duì)針對以上問題，利用由銻化鎵和砷化銦組成的超薄半導(dǎo)體材料，研制出這款新型3D晶體管。該晶體管性能與目前先進(jìn)的硅晶體管相當(dāng)，能在遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)晶體管的電壓下高效運(yùn)行。
據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)還將量子隧穿原理引入新型晶體管架構(gòu)內(nèi)。在量子隧穿現(xiàn)象中，電子可以穿過而非翻越能量勢壘，這使得晶體管更容易被打開或關(guān)閉。為進(jìn)一步縮小新型晶體管“體型”，他們創(chuàng)建出直徑僅為6納米的垂直納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新型晶體管可以更快速高效地切換狀態(tài)，與類似的隧穿晶體管相比，其性能更是提高了20倍。其充分利用量子力學(xué)特性，在幾平方納米內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低電壓操作以及高性能表現(xiàn)。由于該晶體管尺寸小，因此可將更多該晶體管封裝在計(jì)算機(jī)芯片上，這將為研制出更高效節(jié)能且功能強(qiáng)大的電子產(chǎn)品奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
這款全新納米級(jí)3D晶體管的面世，不僅是對傳統(tǒng)晶體管技術(shù)的一次突破性創(chuàng)新，更是對電子設(shè)備未來發(fā)展的一次深遠(yuǎn)布局。未來，隨著技術(shù)的不斷成熟和完善，其將有望廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，開啟一個(gè)更加智能高效的時(shí)代。
素材來源：科技日報(bào)
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