单原子层沟道的鳍式场效应晶体管的研发可提高器件性能

分类：商机

2020-03-11 17:08:47 1338阅读次数

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晶体管是一种固体半导体器件(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等，有时特指双极型器件)，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关不同，晶体管利用电信号来控制自身的开合，所以开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。

摩尔定律预测当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，每个新的芯片大体上包含其前任两倍的容量，每个芯片产生的时间都是在前一个芯片产生后的18~24个月内，如果这个趋势继续，计算能力相对于时间周期将呈指数式的上升。

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心科研人员与国内外多家单位合作，制备出以单层极限二维材料作为半导体沟道的鳍式场效应晶体管，同时成功制备出鳍式场效应晶体管阵列。引入碳纳米管替代传统金属作为栅极材料，结果显示该材料比传统金属栅具有更好的包覆性，可以有效提高器件性能。该研究工作为后摩尔时代的场效应晶体管器件的发展提供了新方案。

半导体沟道

是指场效应晶体管中源区和漏区之间的一薄半导体层。沟道是半导体中由于外加电场引起的沿长度方向的导电层。如MOS结构中当施加外部电场时在半导体表面形成的积累层及反型层。在场效应晶体管中，源区和漏区之间有一薄半导体层，电流在其中流动受栅极电势的控制。沟道宽度是表征集成电路集成度的重要标志。商品集成电路中场效应晶体管的沟道宽度已小到0.25微米，每个芯片上包含了7亿多个晶体管。

鳍式场效应晶体管

源自于传统标准的晶体管—场效应晶体管的一项创新设计,是一种新的互补式金氧半导体晶体管。鳍式场效应晶体管命名根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性。这种设计可以改善电路控制并减少漏电流，缩短晶体管的栅长。传统晶体管结构中，控制电流通过的闸门，只能在闸门的一侧控制电路的接通与断开，属于平面的架构。在鳍式场效应晶体管的架构中，闸门成类似鱼鳍的叉状3D架构，可于电路的两侧控制电路的接通与断开。这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电流，也可以大幅缩短晶体管的栅长。具有近似的寄生电阻、寄生电容，从而在电路水平上可以提供相似的功率性能。

标签：半导体沟道鳍式场效应晶体管摩尔定律

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