電晶體藉助奈米線垂直攀升
- 上線日期：2012/8/30 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
日本研究人員在矽基板上成長半導體奈米線(nanowire)，並藉此成功製作出垂直電晶體。這在發展下一代電晶體結構上是一重大進展，因為當元件尺寸持續縮小時，矽電晶體的閘極結構在未來勢必得再進化。此奈米線由砷化銦鎵(InGaAs)所構成，四周由三維(3D)而非平面狀的閘極結構所包圍，而且製成的元件具有絕佳的電子特性。
一般微電子電路常採用金氧半場效電晶體(MOSFET)，然而隨著晶片尺寸越來越小，許多問題也益發嚴重，例如漏電流及短通道效應等。為了克服這些問題，矽電晶體的閘極結構近幾年從2D平面演化成3D的鰭式場效電晶體(fin field-effect transistor)；研究人員同時採用III-V族半導體(如砷化銦鎵)來製作電晶體，因為這類化合物具有高電子遷移率，並且與現行的閘極電介材料相容。此外，閘極包覆於奈米線通道的環繞式閘極(surrounding-gate)結構也頗具潛力。然而，要將獨立的半導體奈米結構(如奈米線)整合至矽基板上並非易事，因此研究這類結構是件相當困難的事。
北海道大學的Katsuhiro Tomioka等人研發出可成長垂直InGaAs奈米線的新技術。他們利用垂直奈米線以及由InGaAs/InP/InAlAs/InGaAs組成的核-多層殼(core-multishell)奈米線做為通道，成功製作出環繞式閘極。這些通道具有六邊形結構，有助於提高開電流(on-state current)及元件轉導(transconductance)。此元件的開關電流比(on-off current ratio)為108，優於其他類似材料製成的同尺寸元件，場效遷移率約為7850 cm2/Vs，也遠超過矽基金氧半場效電晶體，顯示此新型元件可做為高速無線網路等其他精密科技應用的建構單元。
該團隊已經利用此技術製作出具陡斜次臨界斜率的穿隧式場效電晶體(steep-subthreshold slope tunnel FET)。根據該團隊表示，這是一項更為先的研究成果。他們目前則計畫製作P型場效電晶體，以進行邏輯運算功能。詳見Nature ｜DOI:10.1038/nature11293。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/50424
譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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