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(kāi)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(zhǎng)的行業(yè)需求。
近日,美國(guó)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(guò)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(kāi)辟新途徑。相關(guān)論文發(fā)表于《自然·電子學(xué)》雜志。
過(guò)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(wú)法在低于一定電壓的條件下工作,這無(wú)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(duì)以上問(wèn)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(guò)而非翻越能量勢(shì)壘,這使得晶體管更容易被打開(kāi)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(duì)傳統(tǒng)晶體管技術(shù)的一次突破性創(chuàng)新,更是對(duì)電子設(shè)備未來(lái)發(fā)展的一次深遠(yuǎn)布局。未來(lái),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(kāi)啟一個(gè)更加智能高效的時(shí)代。
素材來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)
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