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硅半導(dǎo)體作為微芯片之王的日子已經(jīng)屈指可數(shù)了，據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)家開發(fā)出了有史以來最小的砷化銦鎵晶體管。該校微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)的這個(gè)復(fù)合晶體管，長(zhǎng)度僅為22納米。研究團(tuán)隊(duì)近日在舊金山舉行的國(guó)際電子設(shè)備會(huì)議上介紹了該項(xiàng)研究成果。
麻省理工學(xué)院電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授德爾·阿拉莫表示，隨著硅晶體管降至納米尺度，器件產(chǎn)生的電流量也不斷減小，從而限制了其運(yùn)行速度，這將導(dǎo)致摩爾定律逐漸走到盡頭。為了延續(xù)摩爾定律，研究人員一直在尋找硅的替代品，以能在較小尺度上產(chǎn)生較大電流。其中之一便是砷化銦鎵，已用于光纖通信和雷達(dá)技術(shù)的該化合物具有極好的電氣性能。
阿拉莫團(tuán)隊(duì)的研究表明，使用砷化銦鎵創(chuàng)建一個(gè)納米尺寸的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)是可能的，MOSFET是微處理器等邏輯應(yīng)用中最常用的類型。晶體管包括3個(gè)電極：柵極、源極和漏極，由柵極控制其他兩極之間的電流。由于這些微小晶體管的空間十分緊張，3個(gè)電極必須被放置得相互非常接近，但即便使用精密的工具，也很難達(dá)到精確水平。阿拉莫團(tuán)隊(duì)則實(shí)現(xiàn)了晶體管柵極在其他兩個(gè)電極之間進(jìn)行“自對(duì)準(zhǔn)”。
研究人員首先使用分子束外延法生長(zhǎng)出薄層的砷化銦鎵材料，然后在源極和漏極上沉積一層金屬鉬。研究人員使用電子聚焦束在該基底上“畫”出一個(gè)極其精細(xì)的圖案，然后蝕刻掉材料不想要的區(qū)域，柵氧化物便沉積到微小的間隙上。最后，將鉬蒸汽噴在表面上形成的柵極，可緊緊地?cái)D壓在其他兩個(gè)電極之間。
阿拉莫表示，通過刻蝕和沉積相結(jié)合，柵極就能安放在四周間隙極小的電極之間。他們的下一步目標(biāo)將是，通過消除器件內(nèi)多余的阻力來進(jìn)一步改善晶體管的電氣性能，并提高其運(yùn)行速度。一旦實(shí)現(xiàn)此一目標(biāo)，他們將進(jìn)一步縮減器件尺寸，最終將晶體管的柵極長(zhǎng)度減至10納米以下。
