無接面電晶體登場
- 上線日期：2010/3/31 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
愛爾蘭科學家最近製作出全球第一個無接面電晶體(junctionless transistor)，此新元件的結構類似1925年就已被提出的設計，擁有近乎理想的電性。與現行的電晶體相比，它具有反應速度更快、耗能更低的潛力。
電晶體是現代電子元件中的基礎單元，目前所有電晶體皆具有半導體接面。最常見的PN接面是由含有過量電洞的P摻雜矽與含有過量電子的N摻雜矽接合而成，其他如異質接面(heterojunction)也是PN接面型式，只不過它是由兩種不同的半導體所組成，而蕭特基接面(Schottky junction)則是由金屬與半導體組成。
隨著電晶體微小化的趨勢，高品質接面的製作日益困難，尤其在接面距離小於10 nm的條件下，要改變材料的摻雜濃度更是難上加難。而無接面電晶體的出現將有助於晶片製造商繼續製作更微小的電子元件。
愛爾蘭科克大學廷德爾國家研究院(Tyndall National Institute of University College Cork)的Jean-Pierre Colinge等人捨棄傳統半導體接面，改採用1925年由萊比錫大學的物理學家Julius Edgar Lilienfeld提出的概念：它是個簡單的電阻，包含一個閘極以控制電子與電洞密度，進而控制電流。
該元件是由矽奈米線組成，並以薄絕緣層與控制電流的矽閘極隔開，外觀彷彿一條被夾子固定在桌面的電線，結構非常簡單。整條矽奈米線被施予n型重摻雜，而閘極則為P摻雜，因而閘極下方的奈米線區域呈現電子空乏的現象。此空乏區會夾擠電流使其無法通過，就像水流無法通過被捏緊的水管。但如果在閘極施加電壓降低夾擠效應，電流就能通過。研究團隊也製作了p型奈米線與n型閘極組成的元件。
這種結構即便在奈米尺度仍容易製作，相較於目前越趨複雜的接面製造技術，有降低成本的優勢。Colinge指出，該元件的表現就像完美的電晶體，幾乎沒有傳統電晶體漏電流的困擾，不僅反應速度更快，消耗功率也更低。Tyndall團隊正與半導體大廠討論此元件進一步的發展與技術授權的可能性。詳見近期的Nature Nanotechnology | doi:10.1038/nnano.2010.15。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/41883
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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