研究人員開(kāi)發(fā)出全球最小晶體管 摩爾定律仍將長(cháng)期生效

　　北京時(shí)間10月7日晚間消息，美國勞倫斯伯克力國家實(shí)驗室(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“伯克力實(shí)驗室”)教授阿里-加維(Ali Javey)領(lǐng)導的一個(gè)研究小組日前利用碳納米管和一種稱(chēng)為二硫化鉬的化合物開(kāi)發(fā)出了全球最小的晶體管。

　　晶體管由三個(gè)終端組成：源極(Source)、漏極(Drain)和柵極(Gate)。電流從源極流到漏極，由柵極來(lái)控制，后者會(huì )根據所施加的電壓打開(kāi)和關(guān)閉。

　　伯克力實(shí)驗室研究人員蘇杰伊-德賽(Sujay Desai)稱(chēng)：“長(cháng)期以來(lái)，半導體行業(yè)一直認為，任何小于5納米的柵極都不可能正常工作。因此，人們之前從未考慮過(guò)小于5納米的柵極。”

　　但伯克力實(shí)驗室此次開(kāi)發(fā)出的晶體管的柵極只有1納米。加維說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)出了到目前為止已知的最小的晶體管。柵極長(cháng)度被用于衡量晶體管的規格，我們成功研制出1納米柵極晶體管，這意味著(zhù)只要所選擇的材料適當，當前的電子零部件的提及還有較大縮減空間。 ”

　　而德賽稱(chēng)：“我們的研究成果表明，低于5納米的柵極不是不可能的。一直以來(lái)，人們都是基于硅材料來(lái)縮小電子零部件的體積。而我們放棄了硅材料，選了二硫化鉬，結果開(kāi)發(fā)出了只有1納米的柵極。”

　　硅和二硫化鉬都有一個(gè)晶格結構，但與二硫化鉬相比，通過(guò)硅流動(dòng)的電子更輕，遇到電阻更小。當柵極為5納米或更長(cháng)時(shí)，這是硅材料的一個(gè)優(yōu)勢。但柵極長(cháng)度低于5納米時(shí)，就會(huì )出現了一種被稱(chēng)為“隧道效應”的量子力學(xué)現象，從而阻止電流從源極流到漏極。

　　德賽解釋說(shuō)：“這意味著(zhù)我們無(wú)法關(guān)閉晶體管，電子完全失控了。”而通過(guò)二硫化鉬流動(dòng)的電子更重，因此可以通過(guò)更短的柵極來(lái)控制。

　　選定二硫化鉬作為半導體材料后，接下來(lái)就需要來(lái)建造柵極。但制造1納米的結構并不是一件容易的事，傳統的光刻技術(shù)并不適用于這樣小的規模。最終，研究人員轉向了碳納米管，直徑僅為1納米的空心圓柱管。

　　經(jīng)研究人員測試顯示，采用碳納米管柵極的二硫化鉬晶體管能夠有效控制電子流動(dòng)。加維說(shuō)：“這項研究表明，我們的晶體管將不再局限于5納米柵極。通過(guò)使用適當的半導體材料和設備架構，摩爾定律還會(huì )繼續長(cháng)期生效。”