非硅基全門三維晶體管首現身美國

       據美國物理學家組織網12月6日報道，美國普渡大學和哈佛大學的科學家使用Ⅲ-Ⅴ族化合物砷化鎵銦代替硅，研制出全球首款全門三維晶體管，可用于開發出運行速度更快、更高效的集成電路和更輕便、耗電更少的手提電腦。最新研究已在12月5日至7日于華盛頓舉行的國際電子設備大會上宣讀。
科學家們使用所謂的自上而下的方法制造出了最新設備。該研究的領導者之一、普渡大學電子和計算機工程學教授葉培德（音譯）表示，這一方法同傳統制造過程兼容，與工業采用的精確蝕刻和定位晶體管內組件的方法類似，因此有望被工業界采用。
Ⅲ-Ⅴ族化合物是元素周期表中Ⅲ族的鎵、銦等和Ⅴ族的砷、銻等形成的化合物，其有望取代電子移動速度有限的硅半導體，推動晶體管技術不斷前進。葉培德說：“科學家們一直希望盡早使用Ⅲ-Ⅴ族化合物研制出晶體管。現在，我們使用電子移動性比硅高的砷化鎵銦制造出了全球首款全門的三維晶體管。”
晶體管中包含有一個名為門的關鍵設備，門使設備打開和關閉并引導電流。在現有芯片中，門長約為45納米。不過，門長僅為22納米的硅基三維芯片即將于2012年面世，科學家們也將于2015年推出門長為14納米的晶體管。如果門長短于14納米，同時還想讓晶體管擁有更好的性能，使用硅可能無法做到，這意味著科學家們需要引入新的設計方法和材料。“由Ⅲ-Ⅴ合金制造的納米線有望讓我們將門長縮短至10納米。新發現證實，使用Ⅲ-Ⅴ化合物制造出的晶體管的導電能力有可能達到硅基晶體管的5倍。”葉培德說。
另外，制造出更小的晶體管也需要新的絕緣層，其對設備的關閉至關重要。如果門長縮短至14納米，傳統晶體管內使用的二氧化硅絕緣體就無法正確工作，可能會“漏電”，而其中的一個解決辦法是使用絕緣值（介電常數）更高的材料（二氧化鉿或氧化鋁）代替硅。在最新研究中，科學家們采用原子層沉積方法研制出了一種由氧化鋁制成的介質膜絕緣層。原子層沉積法這一新設計有助于研制更薄的介質層，而介質層越薄，意味著電子的流動速度越快，需要的電壓也越少，因此耗電也更少。