Революция в миниатюризации: InGaOx транзисторы обещают прорывную производительность

Electronics & Sensors INSIDER

(Изображение: Исследователи)

Проблема масштабирования кремниевых транзисторов

По мере того как электроника становится меньше, становится все труднее продолжать масштабирование кремниевых транзисторов. Теперь исследовательская группа во главе с Институтом промышленной науки, Токийским университетом, нашла решение. Они отказались от кремния и вместо этого создали транзистор из галлиедопированного индийного оксида (InGaOx). Этот материал может быть структурирован как кристаллический оксид, чья упорядоченная кристаллическая решетка хорошо подходит для подвижности электронов.

«Мы также хотели, чтобы наш кристаллический оксидный транзистор имел структуру "gate-all-around", при которой гейт, включающий или выключающий ток, окружает канал, где протекает ток», — объяснила Анлан Чен, главный автор исследования. «Оборачивая гейт полностью вокруг канала, мы можем повысить эффективность и масштабируемость по сравнению с традиционными гейтами».

Допирование галлием для подавления дефектов

Исследователи знали, что им нужно внести примеси в индийный оксид, допировав его галлием. Это заставит материал реагировать на электричество более благоприятным образом. «Индийный оксид содержит дефекты кислородных вакансий, которые способствуют рассеянию носителей и тем самым снижают стабильность устройства», — сказал Масахару Кобаяши, старший автор. «Мы допировали индийный оксид галлием для подавления кислородных вакансий и, в свою очередь, улучшили надежность транзистора».

Процесс атомно-слоевого осаждения и результаты

Команда использовала атомно-слоевое осаждение для покрытия канальной области gate-all-around транзистора тонкой пленкой InGaOx, по одному атомному слою за раз. После осаждения пленка нагревалась для преобразования в кристаллическую структуру, необходимую для подвижности электронов. Этот процесс в конечном итоге позволил изготовить gate-all-around металл-оксидный полевой транзистор (MOSFET).

«Наш gate-all-around MOSFET, содержащий слой галлиедопированного индийного оксида, достигает высокой подвижности 44,5 см²/Вс», — сказал д-р Чен. «Критически важно, что устройство продемонстрировало перспективную надежность, работая стабильно под приложенным напряжением почти три часа. Фактически, наш MOSFET превзошел аналогичные устройства, которые ранее сообщались».

Усилия команды предоставили новый дизайн транзистора, учитывающий важность как материалов, так и структуры. Исследование является шагом к разработке надежных высокоплотных электронных компонентов, пригодных для приложений с высокими вычислительными требованиями, такими как большие данные и искусственный интеллект. Эти крошечные транзисторы обещают помочь технологиям следующего поколения работать плавно, внося большую разницу в нашу повседневную жизнь.

Источник