【国际时事】小巧而强大：先进的新一代晶体管展现巨大潜力

        被誉为20世纪最伟大的发明之一，晶体管是现代电子设备中不可或缺的组件，用于放大或切换电信号。随着电子设备不断小型化，继续缩小硅基晶体管的尺寸正变得越来越困难。我们的电子技术发展是否已遇到瓶颈？

        如今，由东京大学生产技术研究所的研究团队正努力的寻求解决方案。正如该团队在 2025 年 VLSI 研讨会发表的新论文所述那样，摒弃了硅材料，转而采用镓掺杂的氧化铟（InGaOx）制成晶体管。这种材料可形成晶体氧化物结构，其有序的晶格结构非常适合电子迁移。

        该研究的主要作者 Anlan Chen 说明“希望我们的氧化物晶体管具有‘全环绕栅极’结构，即控制电流开断的栅极完全环绕着电流流动的通道。通过将栅极完全环绕通道，与传统栅极相比，能提高效率和可扩展性。”

        怀着这些目标，研究团队开始了工作。需要通过掺杂镓来向氧化铟中引入杂质。这将使材料在电学上表现得更有利。

        资深作者Masaharu Kobayashi表示“氧化铟中存在氧空位缺陷，这会促进载流子散射并降低器件稳定性，我们通过镓掺杂抑制氧空位，从而提升晶体管可靠性。”

        研究团队采用原子层沉积技术，逐层沉积一层很薄的 InGaOx 膜涂覆在全环绕栅极晶体管的沟道区域。沉积后，该薄膜被加热以转化为电子迁移率所需的晶体结构。这一过程最终实现了全栅极“金属氧化物场效应晶体管”（MOSFET）的制备。

        Chen 博士解释道“我们的全栅极场效应晶体管（MOSFET）包含一层掺杂镓的氧化铟层，实现了高达 44.5 cm²/Vs 的高迁移率。至关重要的是，该器件在施加应力的情况下稳定运行了近三个小时，表现出良好的可靠性。实际上，我们的 MOSFET 在性能上优于此前报道的类似器件。”

        该团队所付出的努力为该领域提供了一种新的晶体管设计，这种设计同时考虑了材料和结构的重要性。这项研究朝着开发可靠、高密度电子元件迈出了一步，这些元件适用于大数据和人工智能等计算需求高的应用。这些微型晶体管有望帮助下一代技术平稳运行，对我们的日常生活产生重大影响。