工程师开发出新型二维低功耗场效应晶体管

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中国科学院上海微系统与信息技术研究所的电气和计算机工程师团队与香港城市大学和复旦大学的一位同事合作，开发出了一种新型二维低功耗场效应晶体管（FET），可以减少智能手机的充电次数。
在发表于《自然》杂志的论文中，该团队描述了他们如何克服高栅极漏电和低介电强度问题，这些问题一直困扰着其他研究人员，他们希望制造更小、更薄的计算机芯片。该团队的两名成员（Ziao Tian 和 Zengfeng Di）在同一期刊上发表了一篇研究简报，总结了他们的工作。
过去几年，计算机工程师一直在寻找能够进一步缩小硅场效应晶体管体积的新材料。这将使手机和其他设备能够在不增大体积的情况下增加更多功能。这也是 5G 设备开发的必要条件，因为 5G 设备将配备仍在开发中的 AI 应用。
预计物联网应用中使用的设备尺寸也需要缩小。值得注意的是，当前的材料已经开始受到短通道效应的影响。该领域的许多人认为 2D 材料是此类设备的未来，因为它们可以将厚度减小到只有几个原子。
不幸的是，大多数此类努力都存在二维材料与必须连接到它们的其他部件之间的平滑相互作用问题。最近，一些研究人员开始将薄金属氧化物视为一种可能的解决方案。在这项新努力中，研究团队使用了厚度仅为 1.25 纳米的单晶氧化铝。
研究人员指出，他们制造的每个 FET 都有一个铝栅极，宽度仅为 100 µm，长度为 250 nm。为了确保完全绝缘，他们在栅极之间留有间隙。为了制造 FET，他们使用标准范德华转移方法正确对齐底层晶圆上的材料，然后将堆栈作为一个步骤移动。该团队将最终产品描述为具有高质量介电界面的 2D FET。
更多信息： Daobing Zeng 等人，用于顶栅 2D 晶体管的单晶金属氧化物电介质，Nature (2024)。DOI ：10.1038/s41586-024-07786-2
用于先进二维电子产品的超薄蓝宝石合成，《自然》（2024 年）。DOI ：10.1038/d41586-024-02634-9
期刊信息： Nature