Туннельный транзистор для высокоэффективных устройств

Как заявили исследователи из Университета штата Пенсильвания, новый тип транзистора, который мог бы лечь в основу быстрых и маломощных вычислительных устройств с низким энергопотреблением, таких как сети интеллектуальных датчиков или имплантируемой медицинской электроники, является возможным. Новое устройство, называемое туннельным полевым транзистором с почти разрушенной запрещенной зоной (near broken-gap tunnel field effect transistor, TFET), использует явление квантовомеханического туннелирования электронов через сверхтонкий энергетический барьер и обеспечивает высокий ток при низком напряжении.

Туннельные полевые транзисторы считаются потенциальной заменой для нынешних КМОП-транзисторов в поиске производителями устройств способов продолжения сокращения размера транзисторов и более плотной их упаковки. Основная проблема, с которой сталкивается современная технология производства чипов, заключается в том, что при уменьшении размеров мощность, необходимая для работы транзисторов, не снижается в соответствующей мере. В результате аккумуляторы истощаются быстрее, тепловыделение увеличивается, что может повредить чувствительные электронные схемы. Чтобы преодолеть проблему энергопотребления, изучаются различные новые типы транзисторных архитектур с использованием других, отличных от стандартного кремния материалов.

«Этот транзистор ранее был разработан в нашей лаборатории, чтобы заменить полевые транзисторы с МОП-структурой для логических приложений и для решения проблемы энергопотребления, - сказал ведущий автор и аспирант Биджеш Раджамоханан (Bijesh Rajamohanan) из Пенсильванского университета. - В этой работе мы сделали шаг вперед и показали способность устройства функционировать на высоких частотах, что важно для приложений, где проблемы питания имеют решающее значение, например, для обработки и передачи информации от устройств, имплантированных в человеческое тело».

Для имплантированных устройств слишком большое выделение тепла может привести к повреждению тканей, а разрядка аккумулятора требует частого хирургического вмешательства для его замены. Исследователи во главе с проф. Суман Датта (Suman Datta) подобрали состав из индия галлия арсенида/галлия арсенида сурьмы таким образом, что энергетический барьер был близок к нулю, или почти разрушенная запрещенная зона, что позволило электронам туннелировать через барьер. Для улучшения усиления исследователи переместили все контакты в одну плоскость на верхней поверхности вертикального транзистора.

Это поперечное сечение вертикального TFET, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Разделяющая поверхность истока и канала является местом, где происходит туннелирование электронов. ILD является промежуточным слоем диэлектрика, разделяющего контакты. Верхняя плоскость контактов золотая (Au), палладиева (Pd) и молибденовая (Mo)

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365