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可在P型与N型间转换的新式晶体管问世

2018-11-28 12:17:01

据美国物理学家组织网12月21日(北京时间)报道,德国科学家研制出一种新式的通用晶体管,其既可当p型晶体管又可当n型晶体管使用,晶体管有望让电子设备更紧凑;科学家们也可用其设计出新式电路。相关研究发表在一期的《纳米快报》杂志上。

目前,大部分电子设备都包含两类不同的场效应晶体管:使用电子作为载荷子的n型和使用空穴作为载荷子的p型。这两种晶体管一般不会相互转化。而德累斯顿工业大学和德奇梦达公司携手研制的新式晶体管可通过电信号对其编程,让其自我重新装配,游走于n型晶体管和p型晶体管之间。

新晶体管由单条金属—半导体—金属结构组成的纳米线嵌于一个二氧化硅外壳中构成。从纳米线一端流出的电子或空穴通过两个门到达纳米线的另一端。这两个门采用不同方式控制电子或空穴的流动:一个门通过选择使用电子或空穴来控制晶体管的类型;另一个门则通过调谐纳米线的导电性来控制电子或空穴。

传统晶体管通过在制造过程中掺杂不同元素来确定其是p型还是n型,而新式晶体管不需要在制造过程中掺杂任何元素,通过在一个门上施加外部电压即可重新配置晶体管的类型。施加的电压会使门附近的肖特基结阻止电子或空穴流过设备,如果电子被阻止,空穴能流动,那么,晶体管就是p型,反之则是n型。

研究人员解释道,使这种再配置能起作用的关键是调谐分别通过肖特基结(每个门一个)的电子流动情况,模拟显示,纳米线的几何形状在这方面起关键作用。

尽管该研究还处于初期阶段,但新式晶体管展示出了的电学特性。比如,与传统纳米线场效应晶体管相比,其开/闭比更高,且漏电更少。该研究的沃尔特·韦伯表示:“除采用人造纳米线外,采用目前先进的硅半导体制造技术也可以制造出这种晶体管,还可以用到自对准技术,大大提高工作频率和速度。”

接下来,科学家们计划通过改变材料的组成来改进新式晶体管的性能,并制造出由其运行的电路。他们表示,的挑战是,在将其与其他晶体管结合在一起时,如何将额外的门信号整合进来。


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