西(xī)電(diàn)郝躍院士團隊在超陡垂直晶體(tǐ)管器(qì)₽✘件(jiàn)研究方面取得(de)重要(yào)∞'進展

2024/03/01

近(jìn)日(rì)，西(xī)安電(diàn)子(zǐ)科(k÷&ē)技(jì)大(dà)學郝躍院士團隊劉豔教授和₩® ≤(hé)羅拯東(dōng)副教授在超陡垂直晶體(tǐ)管器(q‌∑ì)件(jiàn)研究方面取得(de)重要(yào)進展，相(xiàng)關研究成果以“Steep-Slope §☆★ Vertical-Transport ♣✔Transistors Built from su®Ωb-5 nm Thin van der W±☆aals Heterostructures”為(wèi) ★→題發表于《自(zì)然•通(tōng)訊》。該工(gōng)作(zu÷™↔ò)報(bào)道(dào)一(yī)種新型晶體(tǐ)管器(q♠™ì)件(jiàn)技(jì)術(shù)，将電(di↔↑àn)阻阈值開(kāi)關與垂直晶體(tǐ)管進行(xíng)集成，實現(≤↕<☆xiàn)了(le)兼具超陡亞阈值擺幅與高(gāo)集成密度♣≥潛力的(de)垂直溝道(dào)晶體(tǐ)管，電¶ (diàn)流開(kāi)關比超過8個(gè∑&)數(shù)量級且室溫亞60mV/dec電(diàn)流範圍超過6‌ ≠×個(gè)數(shù)量級，為(wèi)後摩爾時(shí)代高(gāo∞β☆)性能(néng)晶體(tǐ)管技(jì)術(φ ₽÷shù)提供了(le)一(yī)種新的(de)器(qì)件("≥‌jiàn)方案。

随著(zhe)集成電(diàn)路(lù ✔)制(zhì)造工(gōng)藝下(xià)探亞5納米技(j®α∑ì)術(shù)節點，傳統的(de)晶體(tǐ)管尺★€↓寸微(wēi)縮路(lù)線無法像過去(qù)一(yī)✘↓樣使能(néng)“器(qì)件(jiàn πα×)-芯片”性能(néng)提升β∑φ≈與成本控制(zhì)。在此背景下(xià)，學術(shù)界與工(gōng)業φ•£(yè)界近(jìn)年(nián)來(lái)提Ω®→ 出多(duō)種創新器(qì)件(jiàn)技(jì)術(sh$‍'ù)，以期克服常規MOSFET的(de)技(jì)術(shù)局限。其中¥¶，三星、IBM、歐洲微(wēi)電(diàn)子(zǐ)中心（IMEC）等→ ±國(guó)際研發機(jī)構推出了(le)垂直輸運場(chǎng)εβ≥✔效應晶體(tǐ)管（vertical-tr©∞≈≠ansport field-effect♦π¶ transistor, VTFET）器(qì)件(jiàn)技(jì)術(s¶™hù)。通(tōng)過将電(diàn)流方向從(cóng)傳統MOS☆±≠¥FET的(de)平面方向轉換為(wèi)垂直方向，該器(qì)γ∏♣件(jiàn)結構有(yǒu)望在芯片上(shàng)垂直構造晶體(tǐ)管®'₹，從(cóng)而大(dà)幅降低(dī)≥α 器(qì)件(jiàn)占有(yǒu)空(kōng)間(jiān)，€©≥提高(gāo)集成密度。

受此啓發，西(xī)電(diàn)研究團隊采用(yòng)超薄二維異&質結構造VTFET半導體(tǐ)溝道(dào)并與電(diàn)©π阻阈值開(kāi)關（TS）垂直集成，實現(α ∏xiàn)超陡垂直晶體(tǐ)管（TS-VTFET）。這(zhè)一(yī)器(qì)件(jiàn)技(jì)術(shù)借助超薄®‌✔二維半導體(tǐ)出色的(de)靜(jìng)電(diàn)調控，大'→↕÷(dà)幅提升器(qì)件(jiàn)栅控能(néng)力；同時(shí)，©∏借助電(diàn)阻阈值開(kāi)關的(de)電(•≤σ‍diàn)壓控制(zhì)“絕緣-導電(↔✘©♥diàn)”相(xiàng)變特性，該器(qì)件♦σ×↑(jiàn)的(de)室溫亞阈值擺幅達到(dào)1.52mV/dec，遠(σ♥ yuǎn)低(dī)于常規MOSFET室溫亞阈值擺π£↓幅高(gāo)于60mV/dec的(de)理(lǐ)α♣& 論極限。此外(wài)，在發表的(de)概念驗證工(gōng)作(zu≥γδò)中，研究團隊制(zhì)備的(de)超陡垂直晶體(tǐ)∞±₩管表現(xiàn)出強大(dà)性能(néng)，包括電(diàn)流‌©↑Ω開(kāi)關比高(gāo)于8個(gè§×)數(shù)量級、亞60mV/dec電(diàn)流區(qū)間(jβ✘•iān)超過6個(gè)數(shù)量級↓↑✘•、漏電(diàn)流小(xiǎo)于10fA£ ∑‌等，為(wèi)後摩爾時(shí)代高(gāo)性能(néng)低(₹>≥dī)功耗晶體(tǐ)管技(jì)術(shù)提供了(le)一(yī)種∏≤‍新的(de)方案。