硅半導體作為微芯片之王的日子已經(jīng)屈指可數(shù)了，據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國麻省理工學院科學家開發(fā)出了有史以來最小的砷化銦鎵晶體管。該校微系統(tǒng)技術(shù)實驗室科研團隊開發(fā)的這個復合晶體管，長度僅為22納米。研究團隊近日在舊金山舉行的國際電子設(shè)備會議上介紹了該項研究成果。

麻省理工學院電氣工程和計算機科學系教授德爾·阿拉莫表示，隨著硅晶體管降至納米尺度，器件產(chǎn)生的電流量也不斷減小，從而限制了其運行速度，這將導致摩爾定律逐漸走到盡頭。為了延續(xù)摩爾定律，研究人員一直在尋找硅的替代品，以能在較小尺度上產(chǎn)生較大電流。其中之一便是砷化銦鎵，已用于光纖通信和雷達技術(shù)的該化合物具有極好的電氣性能。

阿拉莫團隊的研究表明，使用砷化銦鎵創(chuàng)建一個納米尺寸的金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）是可能的，MOSFET是微處理器等邏輯應(yīng)用中最常用的類型。晶體管包括3個電極：柵極、源極和漏極，由柵極控制其他兩極之間的電流。由于這些微小晶體管的空間十分緊張，3個電極必須被放置得相互非常接近，但即便使用精密的工具，也很難達到精確水平。阿拉莫團隊則實現(xiàn)了晶體管柵極在其他兩個電極之間進行“自對準”。

研究人員首先使用分子束外延法生長出薄層的砷化銦鎵材料，然后在源極和漏極上沉積一層金屬鉬。研究人員使用電子聚焦束在該基底上“畫”出一個極其精細的圖案，然后蝕刻掉材料不想要的區(qū)域，柵氧化物便沉積到微小的間隙上。最后，將鉬蒸汽噴在表面上形成的柵極，可緊緊地擠壓在其他兩個電極之間。

阿拉莫表示，通過刻蝕和沉積相結(jié)合，柵極就能安放在四周間隙極小的電極之間。他們的下一步目標將是，通過消除器件內(nèi)多余的阻力來進一步改善晶體管的電氣性能，并提高其運行速度。一旦實現(xiàn)此一目標，他們將進一步縮減器件尺寸，最終將晶體管的柵極長度減至10納米以下。