彻底改变小型化：InGaOx 晶体管有望实现突破性性能
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（图片：研究人员提供）随着电子产品变得越来越小，继续缩小硅基晶体管的尺寸变得越来越困难。现在，由东京大学工业科学研究所领导的一个研究小组正在寻找解决方案。他们放弃了硅，转而选择制造由掺镓氧化铟 (InGaOx) 制成的晶体管。这种材料可以被构造为晶体氧化物，其有序的晶格非常适合电子迁移率。
“我们还希望我们的晶体氧化物晶体管具有‘环绕栅极’结构，即打开或关闭电流的栅极围绕电流流动的沟道，”该研究的主要作者 Anlan Chen 解释道。 “通过将门完全包裹在通道周围，与传统门相比，我们可以提高效率和可扩展性。”
研究人员知道他们需要通过掺杂镓来向氧化铟引入杂质。这将使材料以更有利的方式与电发生反应。 “氧化铟含有氧空位缺陷，这会促进载流子散射，从而降低器件稳定性，”资深作者 Masaharu Kobayashi 说。 “我们在氧化铟中掺杂镓，以抑制氧空位，从而提高晶体管的可靠性。”
该团队使用原子层沉积技术，在环栅晶体管的沟道区域涂上一层 InGaOx 薄膜，一次一层原子层。沉积后，将薄膜加热以将其转变为电子迁移率所需的晶体结构。该工艺最终实现了环栅金属氧化物场效应晶体管 (MOSFET) 的制造。
“我们的环栅 MOSFET 含有掺镓氧化铟层，可实现 44.5 cm2/Vs 的高迁移率，”陈博士说道。 “至关重要的是，该器件在施加压力下稳定运行近三个小时，表现出了良好的可靠性。事实上，我们的 MOSFET 的性能优于之前报道过的类似器件。”
该团队所付出的努力提供了一种新的晶体管设计，该设计考虑了材料和结构的重要性。这项研究是朝着开发适合大数据和人工智能等高计算需求应用的可靠、高密度电子元件迈出的一步。这些微型晶体管有望帮助下一代技术顺利运行，为我们的日常生活带来巨大改变。
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