《探索 | 麻省理工研究团队纳米线-晶体管》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: 胡思思
  • 发布时间:2024-11-06
  • 以数据为中心的计算的发展,需要克服传统硅晶体管基本限制的新型节能电子设备。人们已经探索了一系列新颖的晶体管概念,但仍然缺少一种同时提供高驱动电流和陡斜率开关,同时提供必要尺寸缩小的制造方法。

    近日,麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)Yanjie Shao,李巨Ju Li,Jesús A. del

    Alamo等,法国

    巴黎萨克雷大学(Université Paris-SaclayMarco Pala,Ju Li, David Esseni,Jesús A. del

    Alamo等,在Nature Electronics上发文,报道了基于破隙型broken-bandGaSb/InAs系统,可缩放制造了垂直纳米线异质结隧道晶体管。这些器件的驱动电流为300μAμm?1,工作电压为0.3V时,开关斜率低于60mVdec?1。

    这种方法,取决于隧道结处的极端量子限制,并基于强量子化时,隧道异质结处的界面钉扎能带排列。

    图1: 超大规模垂直纳米线器件设计

    图2: 垂直纳米线江崎Esaki二极管的电气特性和基准测试

    图3: 超大规模垂直纳米线隧道晶体管的电学特性

    图4: 缩放垂直纳米线器件的直径

    图5: 基准晶体管技术


  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41928-024-01279-w
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    • 以数据为中心的计算的发展,需要克服传统硅晶体管基本限制的新型节能电子设备。研究人员已经探索了一系列新颖的晶体管概念,但仍然缺少一种同时提供高驱动电流和陡斜率开关,同时提供必要尺寸缩小的制造方法。 近日,麻省理工学院、法国 巴黎萨克雷大学等科研团队报道了基于破隙型(broken-band)GaSb/InAs系统,可缩放制造了垂直纳米线异质结隧道晶体管。这些器件的驱动电流为300μAμm?1,工作电压为0.3V时,开关斜率低于60mVdec?1。 据悉,团队利用由锑化镓和砷化铟组成的超薄半导体材料,研制出的这款新型3D晶体管,不仅性能与目前最先进的硅晶体管相当,还能在远低于传统晶体管的电压下高效运行。 此外,团队还将量子隧穿原理引入新型晶体管架构内。在量子隧穿现象中,电子可以穿过而非翻越能量势垒,这使得晶体管更容易被打开或关闭。为进一步降低新型晶体管“体型”,他们创建出直径仅为6纳米的垂直纳米线异质结构。测试结果显示,新型晶体管可以更快速高效地切换状态。与类似的隧穿晶体管相比,其性能更是提高了20倍。 这款新型晶体管充分利用了量子力学特性,在几平方纳米内同时实现了低电压操作以及高性能表现。由于该晶体管尺寸极小,因此可将更多该晶体管封装在计算机芯片上,这将为研制出更高效、节能且功能强大的电子产品奠定坚实基础。目前,团队正致力于改进制造工艺,以确保整个芯片上晶体管性能的一致性。同时,他们还积极探索其他3D晶体管设计,如垂直鳍形结构等。 论文下载链接:https://www.nature.com/articles/s41928-024-01279-w
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    • 光子触发的电子电路一直是光子学的长期目标。最近的演示包括光子控制其他光子的全光晶体管,2个或光电晶体管的栅极响应调谐或由光子3,4,5。然而,只有很少的研究报告在没有电子闸门的情况下,电子电流被光学开关和放大。在这里,我们展示了光子触发的纳米线(NW)晶体管、光子触发的NW逻辑门和一个NW光探测系统。NWs是由长晶硅(CSi)段通过短孔硅(PSi)段连接而合成的。在一个装配式装置中,NW两端的电触点与中间的一个PSi段连接在一起。暴露PSi段光触发电流的开/关比率高的NW > 8×106。在NW中包含两个PSi区段的设备可以使用两个独立的光输入信号触发。使用局部泵浦激光器,我们演示了光子触发的逻辑门,包括和,或与NAND门。一个由光子触发的直径为25 nm的NW晶体管,一个100 nm PSi的部分需要不到300磅的功率。此外,我们还利用了高光敏度,并制备了一种亚微米分辨率的光探测系统。光子触发的晶体管为多功能器件应用提供了新的场所,如可编程逻辑元件和超灵敏的光电探测器。 ——文章发布于2017年8月07日