中国研究人员开发出微型石墨烯-MoS2晶体管

来自中国大学的研究人员创造了一种具有最小栅极长度的晶体管。

图片来源:自然

来自中国清华大学和华东师范大学的研究人员创造了一种具有有史以来最小栅极长度的晶体管。这一里程碑是通过使用石墨烯和二硫化钼并将它们堆叠成具有两个步骤的楼梯状结构而实现的。

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晶体管有几个核心部件:源极、漏极、沟道和栅极。电流从源极流过通道,经过栅极,然后进入漏极。栅极根据施加在其上的电压来打开或关闭该电流。

在较高的台阶上,有源极,在较低的台阶上,有漏极。两者都是由钛钯合金制成,由楼梯表面隔开,楼梯表面由单张二硫化钼 (MoS2) 制成,其本身位于作为电绝缘体的二氧化铪层上, 报告石墨烯信息.

较高台阶的内部是一个覆盖着氧化铝的铝夹层,位于石墨烯片的顶部。氧化铝起到电绝缘体的作用,除了在较高台阶的垂直壁中的小间隙,石墨烯片可以在此处接触二硫化钼。整个楼梯结构靠在一层厚厚的二氧化硅上。

中国清华大学

这种设计的诀窍在于使用了石墨烯片的边缘,这意味着当栅极设置为“开启”状态时,它只有 0.34 nm 宽——基本上是石墨烯层本身的宽度。这种“侧壁晶体管”的另一个显着特点是由于较高的关态电阻,其漏电流可以忽略不计。制造商可以将这种质量用于低功耗应用。最重要的是,尽管许多原型需要相当多的电压来驱动,但制造起来相对容易。

研究小组认为,栅极尺寸小于 0.34 nm 几乎是不可能的。

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新晶体管背后的研究人员设法证明,可以使用单原子薄材料制造功能晶体管,而无需发明用于精确定位所需层的新工艺。然而,可靠地构建数十亿个这样的侧壁晶体管仍然是一项重大挑战。

与此同时,许多公司正致力于使环栅 (GAA-FET) 晶体管成为现实,并使小芯片设计的互连标准化。

山姆·德雷珀
2022 年 3 月 17 日

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