財聯社7月5日訊（編輯 黃君芝）可以改變特性的晶體管是未來半導體開發(fā)的重要元素。隨著標準晶體管的體積大小接近極限，在相同數量的單元上實現更多功能對于開發(fā)更孝更節(jié)能的電路，以提高內存、進而實現更強大的計算機變得越來越重要。
據悉，瑞典隆德大學（Lund University）的研究人員近期在這方面取得了突破。他們展示了如何制造新的可配置晶體管，并在一個新的、更精確的水平上施加控制。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《自然通訊》雜志上。
鑒于外界對更好、更強大、更高效的電路的需求不斷增加，人們對可重構晶體管產生了極大的興趣。這種技術的優(yōu)勢在于，與標準半導體相比，晶體管在制造完成后就可以改變其性能。
從歷史上看，計算機的計算能力和效率是通過縮小硅晶體管的尺寸來提高的（也被稱為摩爾定律）。但是現在已經到了一個“瓶頸階段”，沿著這些路線繼續(xù)發(fā)展的成本已經變得高得多，而且量子力學問題的出現也減緩了該路線的發(fā)展。
因此，科學家們正在不斷尋找新的材料、元件和電路。據了解，隆德大學在III-V材料（硅的替代品）領域處于世界領先地位。這些材料在高頻技術（如未來6G和7G網絡的部件）、光學應用和日益節(jié)能的電子元件的發(fā)展中具有相當大的潛力。
為了實現這一潛力，研究人員使用了鐵電材料。這是一種特殊的材料，當暴露在電場中時可以改變它們的內部極化。與普通磁鐵有所不同，它并非磁北極和磁南極，而是在材料的每一側形成有正電荷和負電荷的電極。通過改變極化，可以控制晶體管。另一個優(yōu)點是，即使電流關閉，該材料也會“記住”其極化。
通過一種新的材料組合，研究人員創(chuàng)造了鐵電“顆粒”，可以控制晶體管中的隧道結一種電橋效應。而且顆粒大小僅為10納米。通過測量電壓或電流的波動，可以識別單個晶粒的極化何時發(fā)生變化，從而了解這如何影響晶體管的行為。
這項最新發(fā)表的研究以具有隧道勢壘的晶體管形式研究了新的鐵電存儲器，以創(chuàng)建新的電路架構。納米電子學博士Anton Eriksson說：“我們的目標是創(chuàng)造神經形態(tài)電路，即適應人工智能的電路，因為它們的結構與人腦的突觸和神經元相似”。
根據研究人員的說法，新結果的特別之處在于，可以使用直接位于結附近的鐵電晶粒來創(chuàng)建隧道結。這些納米顆�？梢栽趥�體水平上進行控制，而以前只能跟蹤整個顆粒組。通過這種方式，可以識別和控制材料的各個部分。
“為了創(chuàng)造先進的應用，你必須首先了解單個顆粒的動態(tài)到原子水平，以及存在的缺陷。增加對材料的理解可以用來優(yōu)化功能。通過控制這些鐵電顆粒，你就可以創(chuàng)造出可以改變其性質的新型半導體。通過改變電壓，你可以在同一個組件中產生不同的功能，”他們補充說。
此外，研究人員還研究了如何利用這些知識通過以各種方式操縱通過晶體管的信號來創(chuàng)建不同的可重構應用。例如，它可以用于新的存儲單元或更節(jié)能的晶體管。
研究人員將這種新型晶體管稱為鐵TFET，可用于數字和模擬電路。這種晶體管的另一個優(yōu)點是它們可以在低電壓下工作。這使得它們具有高能效，這將是未來無線通信、物聯網和量子計算機等領域所需要的。
（財聯社 黃君芝）
