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近日，東京大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究所的研究團(tuán)隊(duì)宣布了一項(xiàng)顛覆性技術(shù)突破——成功開發(fā)出一種基于摻鎵氧化銦（InGaOx）晶體材料的新型晶體管，有望取代傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體，為高性能計(jì)算和下一代電子設(shè)備帶來革命性變革。這一成果不僅突破了硅基晶體管的物理極限，還可能延續(xù)摩爾定律的生命力，推動(dòng)人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。 晶體管作為現(xiàn)代電子設(shè)備的核心元件，其性能直接影響計(jì)算效率與能耗表現(xiàn)。然而，隨著半導(dǎo)體工藝不斷微縮，硅基晶體管已逐漸逼近物理極限，難以滿足日益增長的高算力需求。東京大學(xué)團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，采用具有高度有序晶體結(jié)構(gòu)的摻鎵氧化銦作為新型半導(dǎo)體材料，通過鎵摻雜有效抑制了氧化銦中的氧空位缺陷，顯著提升了載流子遷移率與器件穩(wěn)定性。 
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用了“全環(huán)繞柵極”（Gate-All-Around, GAA）架構(gòu)，使控制電流的柵極完全包裹電子通道，從而大幅提升晶體管的開關(guān)效率與可微縮性。制造過程中，團(tuán)隊(duì)利用原子層沉積技術(shù)逐層構(gòu)建InGaOx薄膜，并通過精確的熱處理工藝將其轉(zhuǎn)化為理想的晶體結(jié)構(gòu)，最終成功制備出高性能金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）。 測試數(shù)據(jù)顯示，這款新型晶體管的電子遷移率達(dá)到44.5 cm²/Vs，并在持續(xù)近三小時(shí)的高壓應(yīng)力測試中展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性，性能遠(yuǎn)超同類硅基器件。這一突破不僅為高密度、高可靠性的電子元件開發(fā)提供了新思路，也為人工智能、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理等需要超高算力的應(yīng)用場景提供了更高效的解決方案。 |
