首次制成栅极长度最小的晶体管
来源:科技日报 张琦琪【字号:大 中 小】
人类又向摩尔定律的极限发起挑战。这一次,中国人扮演了探索者的角色。
清华大学集成电路学院团队首次制备出亚1纳米栅极长度的晶体管,该晶体管具有良好的电学性能。相关成果在线发表在3月15日的《自然》杂志上。
过去几十年,晶体管的栅极尺寸不断微缩。随着尺寸进入纳米尺度,电子迁移率降低、静态功耗增大等效应越发严重。新结构和新材料的开发迫在眉睫。目前主流工业界晶体管的栅极尺寸在12纳米以上。为进一步突破1纳米以下栅长晶体管的瓶颈,清华大学团队巧妙利用石墨烯薄膜作为栅极,通过石墨烯侧向电场来控制垂直的二硫化钼(MoS2)沟道的开关,从而实现等效的物理栅长为0.34纳米。石墨烯单原子层厚度和优异的导电性能,终于被实验性地体现在芯片上。
纽约州立大学布法罗分校纳米电子学家李华民评价:这项新工作将栅极的尺寸极限进一步缩小到仅一层碳原子的厚度,在相当长的一段时间内,要打破这一纪录是非常困难的。
单层石墨烯厚度仅0.34纳米,本身是平面结构,这就要求沟道是垂直结构,这是一大难题。另外石墨烯除了侧壁能够栅控,其表面也能栅控,因此屏蔽石墨烯表面电场也是难点,中国团队使用自氧化铝层来完成这一点。
大家期待的二维薄膜的未来集成电路将会带来柔软、透明、高密度的芯片。如果使用新材料,就有机会实现全柔性的手机——其CPU、存储器都是软的,而且更加节能。
(责任编辑:潘鹏)
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