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標題: 掃除高電壓障礙　真空電晶體可望成真 [打印本頁]

作者: eaglelu 時間: 2012-7-4 09:19 AM 標題: 掃除高電壓障礙　真空電晶體可望成真

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美國匹茲堡大學的研究人員研發了一種元件結構，相較於目前的固態，能讓開關(switch)以真空狀態做為電晶體內的電子傳輸介質。 tvb now,tvbnow,bttvb$ v: E; w. x7 B1 O7 P& g
該研究團隊提出了一種以深溝槽、側邊曝光的金屬-氧化矽-矽三層MOS垂直結構；金屬層與矽晶層是元件的正極與負極，中間隔著絕緣氧化矽，9 p) g& a0 z& X3 U( i: p5 g& E
而電子傳輸就是透過真空以垂直方向進行。此研究成果最近發表於7月1日出刊的《Nature Nanotechnology》期刊中，
論文題為「具備真空通道的金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-oxide-semiconductor field effect transistor with a vacuum channel)」。
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以上研究成果也意味著回歸電子元件的起源；固態電晶體是在1947年發明，以取代體積笨重、可靠性不佳的真空管。
過去也有人嘗試過以固態半導體製程技術，製作小型化的真空管式電子元件，但是此概念一直在克服高電壓需求，tvb now,tvbnow,bttvb  i( `. Z" z& o% m& w( r  M
以及與現有固態CMOS技術的相容性問題。為此匹茲堡大學斯萬森工程學院(Swanson School of Engineering)教授Hong Koo Kim所率領的團隊，tvb now,tvbnow,bttvb0 m/ @. _$ X3 K0 ]  E% p( e. X
重新設計了真空管電子元件的架構；他的團隊成員還包括博士候選人 Siwapon Srisonphan 與博士後研究員Yun Suk Jung Kim。公仔箱論壇4 a- w& ?" F% u; ~' P; S

該團隊發現，半導體元件中的電子若被捕捉至一個氧化物或是金屬層介面，就能輕易被提取至空氣中。在材料介面裡的電子會形成一片電荷，- X( Y+ j" ~7 c/ s) B$ p
也就是一種二維電子氣(electron gas)；而且Kim發現，電子之間的庫倫斥力(Coulombic repulsion)，讓電子能容易地從矽散發出來。0 O7 V  L% e7 [1 x- b
這可催生一種低電壓元件，其內部的電子會在一個奈米級的通道中以彈道模式(ballistically)在空氣中遊走，不會有碰撞或是散射。公仔箱論壇+ g# a. l8 u: g# x" [  a3 R

根據論文的描述，該通道的長度約是20奈米，研究團隊並量測到20ns/ micron的跨導(transconductance)，500開關比(on/off ratio)，tvb now,tvbnow,bttvb: L  ~) i# S4 F
以及環境條件(ambient condition)下0.5V的導通閘極電壓(turn-on gate voltage)。「這種電子系統至真空通道的發射，
能實現全新的一系列低電壓、高速電晶體，而且這種電晶體能與目前的矽電子元件相容，為這些電子元件添加因為低電壓可帶來的更高速度與省電效益。」
Kim表示。參考原文： Researchers try vacuum transistors at low voltage，by Peter Clarke

作者: erty820 時間: 2012-7-8 09:36 PM

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