革新微型化:InGaOx晶体管突破性能瓶颈
东京大学团队研发镓掺杂氧化铟晶体管,采用全栅极结构实现高迁移率与稳定性
电子器件微型化推进,硅基晶体管持续缩放愈发困难。东京大学生产技术研究所领导团队另辟蹊径:弃用硅,改用镓掺杂氧化铟(InGaOx)制造晶体管。该材料可构建晶体氧化物,有序晶格利于电子迁移。
"我们也希望晶体氧化物晶体管采用'全栅极'结构,栅极包围电流流动通道,"第一作者Anlan Chen解释,"栅极完全包裹通道,可较传统栅极提升效率和可扩展性。"
掺杂镓抑制氧空位缺陷
研究者知需掺杂镓改善氧化铟电学特性。"氧化铟含氧空位缺陷,促进载流子散射降低器件稳定性,"资深作者Masaharu Kobayashi说,"掺杂镓抑制氧空位,进而提高晶体管可靠性。"
原子层沉积制备晶体薄膜
团队用原子层沉积在全栅极晶体管沟道区涂覆InGaOx薄膜,逐原子层沉积。沉积后加热转化为电子迁移所需晶体结构。最终制备出含镓掺杂氧化铟层的全栅极金属氧化物基场效应晶体管(MOSFET)。
"我们的全栅极MOSFET含镓掺杂氧化铟层,实现44.5 cm²/V·s高迁移率,"Chen博士说,"关键是器件在施加应力下稳定运行近三小时,表现出良好可靠性。实际上,我们的MOSFET优于先前报道类似器件。"
材料与结构双重创新
团队努力提供兼顾材料和结构重要性的新晶体管设计。研究朝开发适合大数据、人工智能等高计算需求应用的可靠高密度电子元件迈进。这些微小晶体管有望助力下一代技术平稳运行,对日常生活产生巨大影响。
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