Революция в миниатюризации:транзисторы InGaOx обещают революционную производительность

Электроника и датчики INSIDER

(Изображение:предоставлено исследователями)

Поскольку электроника становится меньше, становится все труднее продолжать уменьшать размеры кремниевых транзисторов. Теперь исследовательская группа под руководством Института промышленных наук Токийского университета нашла решение. Они отказались от кремния и вместо этого решили создать транзистор из оксида индия, легированного галлием (InGaOx). Этот материал может иметь структуру кристаллического оксида, упорядоченная кристаллическая решетка которого хорошо подходит для подвижности электронов.

«Мы также хотели, чтобы наш кристаллооксидный транзистор имел структуру «затвора по всему периметру», при которой затвор, который включает или выключает ток, окружает канал, по которому течет ток», — объяснил Анлан Чен, ведущий автор исследования. «Полностью обернув шлюз вокруг канала, мы можем повысить эффективность и масштабируемость по сравнению с традиционными шлюзами».

Исследователи знали, что им нужно будет внести примеси в оксид индия, легировав его галлием. Это заставит материал реагировать с электричеством более благоприятным образом. «Оксид индия содержит дефекты в виде кислородных вакансий, которые способствуют рассеянию носителей заряда и, таким образом, снижают стабильность устройства», — сказал Масахару Кобаяши, старший автор. «Мы легировали оксид индия галлием, чтобы подавить кислородные вакансии и, в свою очередь, повысить надежность транзисторов».

Команда использовала атомно-слоевое осаждение, чтобы покрыть область канала транзистора с круговым затвором тонкой пленкой InGaOx, по одному атомному слою за раз. После осаждения пленку нагревали, чтобы преобразовать ее в кристаллическую структуру, необходимую для подвижности электронов. Этот процесс в конечном итоге позволил изготовить полевой транзистор на основе металлооксида с круговым затвором (MOSFET).

«Наш МОП-транзистор с полным затвором, содержащий слой оксида индия, легированного галлием, обеспечивает высокую подвижность — 44,5 см2/Вс», — сказал доктор Чен. «Важно отметить, что устройство продемонстрировало многообещающую надежность, стабильно работая под приложенными нагрузками в течение почти трех часов. Фактически, наш MOSFET превзошел аналогичные устройства, о которых сообщалось ранее».

Усилия, проявленные командой, позволили создать новую конструкцию транзистора, в которой учитывается важность как материалов, так и структуры. Исследование является шагом на пути к разработке надежных электронных компонентов высокой плотности, подходящих для приложений с высокими вычислительными потребностями, таких как большие данные и искусственный интеллект. Эти крошечные транзисторы обещают обеспечить бесперебойную работу технологий нового поколения и существенно изменить нашу повседневную жизнь.

Источник