前沿科技创业的驱动者

美国研究人员开发出史上最小晶体管,确保摩尔定律延续

美国研究人员开发出史上最小晶体管 确保摩尔定律延续

  据外媒报道,美国劳伦斯伯克利国家实验室的一支团队开发出了到目前为止尺寸最小的晶体管。这种晶体管的栅极线宽可缩小至1纳米。

过去多年中,许多工程师都在研究如何缩小集成电路中的元件尺寸。根据物理定律,5纳米被认为是传统半导体栅极线宽的极限,这大约是当前市面上高端20纳米栅极晶体管的1/4。

劳伦斯伯克利国家实验室由阿里·加维(Ali Javey)带领的一支团队开发出了一种新型晶体管,其栅极线宽只有1纳米。作为对比,人类的发丝宽度约为5万纳米。

加维表示:“我们开发了到目前为止已报告的最小的晶体管。栅极线宽可以定义晶体管的尺寸。我们展示了一种1纳米栅极的晶体管。利用适当的材料。电子元件的尺寸还有很大的优化空间。”

这其中的关键是使用碳纳米管和二硫化钼,后者是一种在汽车配件店里常见的发动机润滑剂。

这项研究的首席作者苏杰伊·德赛伊(Sujay Desai)表示:“半导体行业一直认为,任何线宽小于5纳米的栅极都无法工作,因此研究者甚至没有考虑过这种可能性。通过用二硫化钼来取代硅,我们可以制造出线宽只有1纳米的栅极,并使其起到开关的作用。”

晶体管结构中包括三极,即源极、漏极和栅极。电流从源极流向漏极,并受到栅极的控制。通过施加不同的电压,栅极可以起到开关的效果。

硅和二硫化钼都具备晶格结构,但相对于二硫化钼,电子在流经硅材料时阻抗更小。当栅极线宽超过5纳米时,这是硅材料的优势。然而,如果线宽小于5纳米,我们将会看到量子隧穿效应,栅极势垒将无法阻止电子从源极流向漏极。德赛伊表示:“这意味着,我们无法关闭晶体管。电子将失控。”

由于二硫化钼的阻抗更高,因此在栅极线宽较小的情况下,电子流动仍可以受控。二硫化钼材料的厚度还可以进一步缩小至原子水平,即约0.65纳米,从而带来更小的介电常数。介电常数反映了材料在电场中保存能量的性能。在栅极线宽缩小至1纳米时,这些特性将有助于优化对晶体管内电流的控制。

这一研究成果已发表在《科学》杂志上。加维表示:“这项成果表明,晶体管栅极不再被局限至大于5纳米。通过适当的半导体材料工程和设备架构,摩尔定律将继续生效一段时间。”

文  腾讯科技(编译/李玮)

分享到:

相关推荐

  • 1472695938486429

    核聚变电厂计划:新一代核聚变设备让能量用之不竭

      内容摘要 据国外媒体报道,美国政府的科学家们计划创造一颗“罐子中的恒星”,在地球上复制出太阳和其它恒星通过核聚变产生能量的方式。如果成功的话,人类将会获得取之不尽、用之不竭的能量,再也不需要依赖化石燃料来产生电力了。   新一代核聚变设备 美国能源部普林...

  • QQ截图20160913095532

    焦虑魔方来了!帮你赶走负能量

      内容摘要 对于一个容易烦躁焦虑的人来说,在无聊的时候总会找一些事情来打发时间,比如把用过的纸杯撕成碎片,或是仔细的涂涂指甲油,要不就转转笔什么的,貌似学生党最爱这些掌上小游戏。当然挤泡泡这种高大上的小游戏想必大家都很喜欢吧。   Mark和Matthew McLachl...

  • 6a-l-fxvqctu5874469

    中科院团队新研究突破:让液态金属机器能“跑”能“跳”

    《终结者2》中的液态金属机器人T-1000 1991年,电影《终结者2》中出现了一款强大的机器人T-1000,这个用液态金属打造的机器人无论遭遇到多大的伤害都可以瞬间自动复原,甚至可以随意改变身体形状和脸部容貌。这种变形机器人一直以来都是科学家的目标之一,如今,中国科学家在液态金属领域的一项研究获突...

  • AD-2.1

    手把手教你掌握竞品热销款式与销售旺季

    继市场数据、品类爆款、竞品跟踪等选品运营功能的一一上线,为了进一步满足众多用户的分析需求,数据脉又重磅推出“销售趋势透视”功能,这一功能可以帮助卖家快速了解某一产品各个款式的销售情况以及销售旺季。 作为一个亚马逊卖家,我们需要时刻了解竞争对手的状态。那么如何能够更好地了解竞争对手呢...

  • 60e7443d25b7fabb27ec666f65c4db38

    人能不能活过150岁?美国两位科学家打了个赌

    Steven Austad(左)打赌认为人能活到150岁;Jay Olshansky则持相反观点。 美国两名研究人员在2001年曾打赌是否有人寿命可以达到150岁,16年来,科学家曾经押下的赌注已经增加到600美元。如果这些资金以当前的兑换率增长,那么赢家的后代在2150年将可得到数亿美元。 这场友好的打赌从2000年开始,当...

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

SME 前沿科技创业的驱动者