硅晶體管，作為現(xiàn)代電子設(shè)備的核心部件，其性能提升一直受限于“波爾茲曼暴政”這一物理障礙，導(dǎo)致無(wú)法在低于特定電壓下運(yùn)行。然而，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)近日取得了突破性進(jìn)展。
該團(tuán)隊(duì)利用銻化鎵和砷化銦組成的超薄半導(dǎo)體材料，成功研發(fā)出全新的納米級(jí)3D晶體管。這種晶體管采用了垂直納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管（VNFET）技術(shù)，通過(guò)垂直結(jié)構(gòu)管理電子流，從而突破了傳統(tǒng)水平晶體管的限制。
這項(xiàng)創(chuàng)新研究的成果已經(jīng)發(fā)表在《自然?電子學(xué)》雜志上。研究團(tuán)隊(duì)不僅創(chuàng)造出了直徑僅為6nm的垂直納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)，還實(shí)現(xiàn)了在低電壓下的高效運(yùn)行，且性能與最先進(jìn)的硅晶體管不相上下。
MIT博士后邵燕杰作為新晶體管論文的主要作者表示，這項(xiàng)技術(shù)有望取代傳統(tǒng)的硅技術(shù)，并在現(xiàn)有硅晶體管的應(yīng)用領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)更高的效率。
研究團(tuán)隊(duì)還將量子隧穿原理引入新晶體管的設(shè)計(jì)中。量子隧穿現(xiàn)象允許電子穿過(guò)能量勢(shì)壘，而非翻越，這使得新晶體管能夠更輕松地被開啟或關(guān)閉，進(jìn)一步提升了性能。
通過(guò)利用量子力學(xué)的特性，這些晶體管在幾平方納米的尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)了低電壓運(yùn)行與高性能的完美結(jié)合，為未來(lái)開發(fā)出更快、更強(qiáng)且更節(jié)能的電子設(shè)備奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
麻省理工學(xué)院的Donner工程學(xué)教授Jesús del Alamo對(duì)這項(xiàng)研究給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為它不僅是概念上的突破，更展示了使用不同物理學(xué)原理來(lái)超越傳統(tǒng)限制的可能性。
該研究還得到了英特爾公司的部分資助，彰顯了其在推動(dòng)半導(dǎo)體技術(shù)革新方面的積極作用。
參與該論文的還有麻省理工學(xué)院的多位教授和博士生，以及來(lái)自意大利烏迪內(nèi)大學(xué)的教授，他們的共同努力使得這項(xiàng)研究成為可能。
