硅半導體作為微芯片之王的日子已經(jīng)屈指可數(shù)了，據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國麻省理工學院科學家開發(fā)出了有史以來最小的砷化銦鎵晶體管。該校微系統(tǒng)技術實驗室科研團隊開發(fā)的這個復合晶體管，長度僅為22納米。研究團隊近日在舊金山舉行的國際電子設備會議上介紹了該項研究成果。
麻省理工學院電氣工程和計算機科學系教授德爾·阿拉莫表示，隨著硅晶體管降至納米尺度，器件產(chǎn)生的電流量也不斷減小，從而限制了其運行速度，這將導致摩爾定律逐漸走到盡頭。為了延續(xù)摩爾定律，研究人員一直在尋找硅的替代品，以能在較小尺度上產(chǎn)生較大電流。其中之一便是砷化銦鎵，已用于光纖通信和雷達技術的該化合物具有極好的電氣性能。
阿拉莫團隊的研究表明，使用砷化銦鎵創(chuàng)建一個納米尺寸的金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）是可能的，MOSFET是微處理器等邏輯應用中最常用的類型。晶體管包括3個電極：柵極、源極和漏極，由柵極控制其他兩極之間的電流。由于這些微小晶體管的空間十分緊張，3個電極必須被放置得相互非常接近，但即便使用精密的工具，也很難達到精確水平。阿拉莫團隊則實現(xiàn)了晶體管柵極在其他兩個電極之間進行“自對準”。
研究人員首先使用分子束外延法生長出薄層的砷化銦鎵材料，然后在源極和漏極上沉積一層金屬鉬。研究人員使用電子聚焦束在該基底上“畫”出一個極其精細的圖案，然后蝕刻掉材料不想要的區(qū)域，柵氧化物便沉積到微小的間隙上。最后，將鉬蒸汽噴在表面上形成的柵極，可緊緊地擠壓在其他兩個電極之間。
阿拉莫表示，通過刻蝕和沉積相結合，柵極就能安放在四周間隙極小的電極之間。他們的下一步目標將是，通過消除器件內(nèi)多余的阻力來進一步改善晶體管的電氣性能，并提高其運行速度。一旦實現(xiàn)此一目標，他們將進一步縮減器件尺寸，最終將晶體管的柵極長度減至10納米以下。