韓國研究人員成功構建出小于1nm的晶體管

7月11日消息，近日韓國基礎科學(xué)研究所范德華量子固體研究中心主任JO Moon-Ho領(lǐng)導的研究團隊，通過(guò)在硅上生長(cháng)二維和一維結構，成功構建出柵極電極尺寸小于1nm的晶體管。

據介紹，該研究團隊采用新工藝開(kāi)發(fā)了一種以一維金屬為柵極電極的二維半導體邏輯電路新結構，實(shí)現了寬度小于1nm的一維金屬材料的外延生長(cháng)。

IEEE 的《國際器件與系統路線(xiàn)圖》（IRDS）預測，到 2037 年，半導體技術(shù)節點(diǎn)將達到 0.5nm左右，晶體管柵極長(cháng)度為 12nm。韓國研究團隊證明，由一維 MTB 柵極施加的電場(chǎng)調制的通道寬度可以小至 3.9nm，大大超出了此前對于未來(lái)的預測。

基于二維半導體的集成器件是全球基礎研究和應用研究的重點(diǎn)，但要控制電子在幾納米范圍內的運動(dòng)，更不用說(shuō)開(kāi)發(fā)這些集成電路的制造工藝，已經(jīng)面臨巨大的技術(shù)挑戰。

韓國研究團隊利用二維半導體二硫化鉬（MoS?）的鏡孿晶界（MTB）為一維金屬，寬度僅為0.4nm這一特性，將其作為柵極電極，突破了光刻工藝的限制。

通過(guò)在原子水平上控制現有二維半導體的晶體結構，將其轉化為一維 MTB，實(shí)現了一維 MTB 金屬相。這不僅代表了下一代半導體技術(shù)的重大突破，也代表了基礎材料科學(xué)的重大突破，因為它展示了通過(guò)人工控制晶體結構大面積合成新材料相。

韓國研究團隊開(kāi)發(fā)的一維MTB 晶體管尺寸小于 1nm，在電路性能方面也具有優(yōu)勢。FinFET、Gate-All-Around 或 CFET 等技術(shù)由于器件結構復雜，容易產(chǎn)生寄生電容，導致高集成電路不穩定。相比之下，基于一維MTB 的晶體管由于結構簡(jiǎn)單、柵極寬度極窄，可以將寄生電容降至最低。

JO Moon-Ho 表示：“通過(guò)外延生長(cháng)實(shí)現的一維金屬相是一種新型材料工藝，可應用于超小型半導體工藝。預計它將成為未來(lái)開(kāi)發(fā)各種低功耗、高性能電子設備的關(guān)鍵技術(shù)?！?/p>

編輯：芯智訊-林子