韓國研究人員成功構建出小于1nm的晶體管

7月11日消息，近日韓國基礎科學研究所范德華量子固體研究中心主任JO Moon-Ho領導的研究團隊，通過在硅上生長二維和一維結構，成功構建出柵極電極尺寸小于1nm的晶體管。

據介紹，該研究團隊采用新工藝開發了一種以一維金屬為柵極電極的二維半導體邏輯電路新結構，實現了寬度小于1nm的一維金屬材料的外延生長。

IEEE 的《國際器件與系統路線圖》（IRDS）預測，到 2037 年，半導體技術節點將達到 0.5nm左右，晶體管柵極長度為 12nm。韓國研究團隊證明，由一維 MTB 柵極施加的電場調制的通道寬度可以小至 3.9nm，大大超出了此前對于未來的預測。

基于二維半導體的集成器件是全球基礎研究和應用研究的重點，但要控制電子在幾納米范圍內的運動，更不用說開發這些集成電路的制造工藝，已經面臨巨大的技術挑戰。

韓國研究團隊利用二維半導體二硫化鉬（MoS?）的鏡孿晶界（MTB）為一維金屬，寬度僅為0.4nm這一特性，將其作為柵極電極，突破了光刻工藝的限制。

通過在原子水平上控制現有二維半導體的晶體結構，將其轉化為一維 MTB，實現了一維 MTB 金屬相。這不僅代表了下一代半導體技術的重大突破，也代表了基礎材料科學的重大突破，因為它展示了通過人工控制晶體結構大面積合成新材料相。

韓國研究團隊開發的一維MTB 晶體管尺寸小于 1nm，在電路性能方面也具有優勢。FinFET、Gate-All-Around 或 CFET 等技術由于器件結構復雜，容易產生寄生電容，導致高集成電路不穩定。相比之下，基于一維MTB 的晶體管由于結構簡單、柵極寬度極窄，可以將寄生電容降至最低。

JO Moon-Ho 表示：“通過外延生長實現的一維金屬相是一種新型材料工藝，可應用于超小型半導體工藝。預計它將成為未來開發各種低功耗、高性能電子設備的關鍵技術。”

編輯：芯智訊-林子