Без грамма кремния: японские ученые показали, создали транзистор будущего
Ученые из Института промышленной науки в Токийском университете представили прототип нового поколения транзистора, созданного без использования кремния. Вместо обычного материала они использовали оксид индиго, сплавленный галлия и сделали его кристаллической структурой, которая может эффективно проводить электроны.
В течение десятилетий кремниевые транзисторы были в центре цифровой революции — от смартфонов до самолетов. И по мере того, как технология становится меньше, ясно, что кремний все больше становится ненужным компонентом. Исследователи со всего мира ищут альтернативы, которые могут позволить себе дальнейший прогресс в микроэлектронике.
Японская команда пошла еще дальше: он не только бросил кремний, но и сам пересмотрел транзистор.
Вместо стандартного управляющего ворота эксперты предложили «окружающую» версию, где ворота полностью покрывает канал, через который проходит электричество. Это улучшает способность работать и потенциально уменьшает размер устройства еще больше.
Тем не менее, работа с индикационным оксидом не является самой простой задачей: она подвержена дефектам кислорода, которые ухудшают стабильность и надежность транзистора. Добавление Galium помогает устранить эти дефекты, но требует высокой точности. Команда использует метод осаждения атомных слоев, задерживая материал поэтапно, слой за слоем. Затем слой нагревают, образуя кристаллическую решетку, которая помогает движению электронов.
Результатом является тонкослойный полевой транзистор (MOSFET GATE-AL-ARUND) с электронами подвижностью 44,5 см²/VS-очень высокий для таких структур. Кроме того, устройство стабильно с загрузкой в течение почти трех часов, что указывает на многообещающую надежность.
Авторы считают, что их разработка может найти применение в области искусственного интеллекта и обработки больших объемов данных, где особенно важна высокая плотность компонентов. Разработка альтернатив кремния проводится параллельно с развитием фотонных чипов и нейроморфных процессоров, которые также обещают революционизировать область вычислительной техники.
Работа показывает, что следующая этап миниатюризации электроники возможна — и это может быть за пределами эры кремния. Такие новые материалы проводят путь к более эффективным и компактным устройствам, которые могут соответствовать растущим требованиям современных технологий.
Исследование было представлено на симпозиуме в этом году по технологиям и схемам VLSI.
