韩国研究人员成功构建小于1nm的晶体管

7月11日消息，近日韩国基础科学研究所范德华量子固体研究中心主任JO Moon-Ho领导的研究团队，通过在硅上生长二维和一维结构，成功构建出栅极电极尺寸小于1nm的晶体管。

据介绍，该研究团队采用新工艺开发了一种以一维金属为栅极电极的二维半导体逻辑电路新结构，实现了宽度小于1nm的一维金属材料的外延生长。

IEEE 的《国际器件与系统路线图》（IRDS）预测，到 2037 年，半导体技术节点将达到 0.5nm左右，晶体管栅极长度为 12nm。韩国研究团队证明，由一维 MTB 栅极施加的电场调制的通道宽度可以小至 3.9nm，大大超出了此前对于未来的预测。

基于二维半导体的集成器件是全球基础研究和应用研究的重点，但要控制电子在几纳米范围内的运动，更不用说开发这些集成电路的制造工艺，已经面临巨大的技术挑战。

韩国研究团队利用二维半导体二硫化钼（MoS₂）的镜孪晶界（MTB）为一维金属，宽度仅为0.4nm这一特性，将其作为栅极电极，突破了光刻工艺的限制。

通过在原子水平上控制现有二维半导体的晶体结构，将其转化为一维 MTB，实现了一维 MTB 金属相。这不仅代表了下一代半导体技术的重大突破，也代表了基础材料科学的重大突破，因为它展示了通过人工控制晶体结构大面积合成新材料相。

韩国研究团队开发的一维MTB 晶体管尺寸小于 1nm，在电路性能方面也具有优势。FinFET、Gate-All-Around 或 CFET 等技术由于器件结构复杂，容易产生寄生电容，导致高集成电路不稳定。相比之下，基于一维MTB 的晶体管由于结构简单、栅极宽度极窄，可以将寄生电容降至最低。

JO Moon-Ho 表示：“通过外延生长实现的一维金属相是一种新型材料工艺，可应用于超小型半导体工艺。预计它将成为未来开发各种低功耗、高性能电子设备的关键技术。”

编辑：芯智讯-林子