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2024-11-23 06:02:00
- MIT が効率的なエレクトロニクスのためのナノスケール トランジスタを開発
- 量子トンネリングにより低電圧、高性能を実現
- この技術はシリコンに代わる可能性を秘めています
MITの研究者は、シリコンベースのデバイスよりも効率的なエレクトロニクスへの道を開く可能性のあるナノスケールトランジスタを開発した。
ほとんどの電子デバイスで重要な従来のシリコン トランジスタは、特定の電圧以下で動作することを妨げる「ボルツマン圧制」として知られる物理的制約に直面しています。
この制限により、特に AI などの最新のアプリケーションがより高速で強力な計算を推進しているため、エネルギー効率が制限されます。
ナノワイヤーヘテロ構造
これらの制限に対処するために、MIT チームは、ガリウム アンチモンやインジウム ヒ素などの極薄半導体材料を使用して新しい 3 次元トランジスタを作成しました。
この設計は量子トンネリングとして知られる量子力学的現象を活用しており、電子がエネルギー障壁を越えるのではなく、それを通って移動できるようになります。幅わずか数ナノメートルの垂直ナノワイヤで構成されるこの構造により、これらのトランジスタは最先端のシリコントランジスタと同等の性能を維持しながら、はるかに低い電圧で動作することが可能になります。
「これはシリコンに代わる可能性を秘めた技術なので、シリコンが現在持っているすべての機能を備えながらも、はるかに優れたエネルギー効率で使用できます」とMITのポスドクで研究の筆頭著者であるYanjie Shao氏は語った。 マサチューセッツ工科大学ニュース。このデバイスはトンネルトランジスタを利用することで、より低い電圧で「オフ」状態と「オン」状態の間の急激な遷移を実現しますが、これはシリコントランジスタでは効率的に行うことができません。
このトランジスタは量子閉じ込めを使用して設計されており、電子が小さな空間内で制御され、障壁をトンネルで通過する能力が強化されています。 MIT の高度な施設 MIT.nano を使用すると、研究者はこの効果に必要な正確な 3D 形状を作成することができ、これまでに報告されている中で最も小さい直径 6 ナノメートルの垂直ナノワイヤ ヘテロ構造を作成することができました。
「これらの材料ヘテロ構造を設計する柔軟性が非常に高いため、非常に薄いトンネル障壁を実現でき、これにより非常に高い電流を得ることができます」と Shao 氏は説明します。この設計は急峻なスイッチング スロープをサポートし、デバイスが従来のシリコンの電圧制限以下で動作できるようにします。
上級著者でドナー工学教授のヘスス・デル・アラモ氏は次のように述べています。 Yanjie の研究は、私たちがそれよりも優れた成果を上げることができることを示していますが、別の物理学を使用する必要があります。このアプローチを将来商業化するには、まだ多くの課題を克服する必要がありますが、概念的には本当に画期的です。」
MIT教授のJu Li氏、Marco Pala氏、David Esseni氏を含む研究チームは現在、チップ全体の均一性を高めるための製造方法の改善に重点を移している。小さな不一致は、たとえナノメートルレベルであっても、デバイスのパフォーマンスに影響を与える可能性があるため、一貫性を高めることができる代替の垂直設計を模索しています。この研究は、 ネイチャーエレクトロニクス、によって資金の一部が提供されました。 インテル Corporation は、従来のシリコン技術を超えたソリューションの探索に対する業界の関心を反映しています。
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