新颖的材料为世界上最小的晶体管提供动力

由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室 (Lawrence Berkeley National Laboratory) 领导的研究小组创造了世界上最小的晶体管，其工作的一纳米门。

在《科学》杂志上发表的一项研究中，研究人员描述了用一种新的材料组合制成的新型晶体管，这种材料甚至比最小的硅基晶体管还要小。

劳伦斯伯克利国家实验室的首席研究员阿里·贾维说: “我们制造了迄今为止报道的最小的晶体管。”。

研究人员没有使用硅，而是使用一类称为过渡金属二卤化物或TMDs的半导体材料构建了原型设备。

具体来说，他们的实验器件结构使用二硫化钼作为沟道材料，使用单壁碳纳米管作为栅极。

“硅晶体管正在接近其尺寸极限，” 研究作者之一，德克萨斯大学达拉斯分校教授Moon Kim说。

“我们的研究为超越硅基晶体管技术的最终缩放极限的可行性提供了新的见解，” Kim解释说。

当电流流过晶体管时，电子流通过通道传播，就像自来水通过水龙头流入水槽一样。

晶体管中的 “栅极” 控制电子的流动，在几分之一秒内切断和接通电子的流动。

“截至今天，市售最好/最小的硅晶体管器件的栅极长度大于10纳米，” Kim说。

“硅晶体管的理论下限约为5纳米。我们在本文中展示的器件的栅极尺寸为1纳米，大约小一个数量级。”他补充说。

“应该有可能利用这种配置来大幅减小计算机芯片的尺寸，” Kim指出。

设计这种小晶体管的挑战之一是，当电流被切断时，电子可以随机地穿过栅极。减少这种电流泄漏是当务之急。

Kim说: “我们展示的器件与硅对应物相比，漏电流降低了两个数量级以上，从而降低了功耗。”

他解释说: “例如，这意味着内置这种技术的手机不必经常充电。”