麻省理工學(xué)院研發(fā)全新納米級3D晶體管,突破性能極限

11月7日，有報道稱，美國麻省理工學(xué)院的研究團隊利用超薄半導(dǎo)體材料，成功開發(fā)出一種前所未有的納米級3D晶體管。這款晶體管被譽為迄今為止最小的3D晶體管，其性能與功能不僅與現(xiàn)有的硅基晶體管相當(dāng)，甚至在某些方面還超越了后者。

晶體管作為現(xiàn)代電子設(shè)備和集成電路的核心組件，扮演著放大和切換電信號等重要角色。然而，長期以來，硅基晶體管一直受到“玻爾茲曼暴政”這一物理定律的限制，無法在過低的電壓條件下正常運作，這極大地阻礙了其性能的提升和應(yīng)用范圍的拓展。

為了打破這一瓶頸，麻省理工學(xué)院的科研團隊另辟蹊徑，采用了由銻化鎵和砷化銦組成的超薄半導(dǎo)體材料，打造出這款全新的3D晶體管。這款晶體管不僅性能達到了硅晶體管的頂尖水平，而且能在遠低于傳統(tǒng)晶體管的電壓下高效運行。

此外，團隊還創(chuàng)新性地引入了量子隧穿原理，優(yōu)化了晶體管的架構(gòu)設(shè)計。在量子隧穿效應(yīng)的作用下，電子能夠輕松穿越能量勢壘，從而顯著提高了晶體管的開關(guān)靈敏度。為了進一步縮小晶體管的尺寸，科研人員精心構(gòu)建了直徑僅為6納米的垂直納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)，使得晶體管更加小巧且精致。

經(jīng)過嚴格的測試，這款新型晶體管在狀態(tài)切換方面表現(xiàn)出色，其速度和效率令人驚嘆。與同類隧穿晶體管相比，其性能更是提升了20倍。這款晶體管充分利用了量子力學(xué)的獨特優(yōu)勢，在極其有限的空間內(nèi)（幾平方納米），實現(xiàn)了低電壓操作與高性能表現(xiàn)的完美結(jié)合。

由于其微小的尺寸，未來可以在計算機芯片上集成更多的此類晶體管，從而為研發(fā)出性能更強大、能耗更低且功能更豐富的電子產(chǎn)品提供堅實的基礎(chǔ)。