栅极长度仅一纳米的晶体管

光学精密机械
２ ０ １ ６ 年第 ４期 （ 总第 １ ４ ３期）
栅极 长度 仅一纳米 的晶体 管
在出版的 《 科学 》杂 志上 ，一美 国研
究小组发表论文称 ，他们利用碳纳米管和
控制 ，且可被加工成只有 ０ ． ６ ５ 纳米厚的、
介电常数 （ 又称 电容率 ） 较低的薄层 ，可
二硫化钼 （ Ｍ ｏ Ｓ ２ ），成功制出 目 前世界最
基晶体管 ，而业界普遍认为 ，栅极小于 ５
二硫 化钼 与硅 一样具 有 晶体 晶格 结 构 ，但与硅相 比，二硫化钼的导 电性更易 间内还依然可以有效 。
人类拍摄 到半导体材料 内部 电子运 动
英国 《 自然 ・ 纳米技术 》杂志在线发
表论文称 ，科学家们利用飞秒技术首次成 功拍摄到半导体材料 内部电子状态变化 。 电子在半导体材料中进行 的内部运动 ，然
算是理想的晶体管材料 。而用直径只有 １
纳米 的碳纳米管做栅极 ，则是充分考虑制
小晶体管 ，其栅极长度仅有 １ 纳米 ，这一
仅是人类发丝直径五万分之一的尺度 ，远
低于硅基晶体管栅极长度最小 ５ 纳米的理
论极值。
造工艺难度的结果。因为制造只有 １ 纳米 的微小结构并不是一件容易的事 ，传统的 光刻技术无法很好完成这样的工作。研究 小组 的测试表 明，以碳纳米管作为栅极的 二硫化钼晶体管 ，可有效地控制 电流。即 使栅极只有 １ 纳米 ，其电气性能表现依然
良好 。
制 出更小 的晶体管 ，是半导体行业一
直努力 的方向 ， 栅极长度则被认为是衡量
晶体管大小的标准。 目 前 ，市面上高端电 子产品所用 晶体管多为栅极 ２ ０ 纳米的硅
贾维表示 ，栅极 只有 １ 纳米的晶体管 纳米 的晶体管无法正常工作 。为克服硅的 是 目前世界上最小的晶体管 。同时研究也 局限 陛，美 国能源部劳伦斯伯克利国家实 表 明，材料科学会为 电子产品小型化提供 更多的空间。 只要找到合适 的半导体材料 ， 验室研究 员阿里 ・ 贾维领导的研究小组 ， 把 目光瞄向了二硫化钼和碳纳米管。 构建合适的结构 ，摩尔定律在未来一段时
及太 阳能电池等。这些器件的核心 ，正是
但遗憾的是 ，在 当前半导体 电子动力
学的研究 中，仍然要受光学探针的空间分
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而 ，由于电子的速度极快 ，测量 电子运动
是一个重大难题。 一直到 ２ ０ ０ ８ 年， 瑞典科
学家才运用具有超短和超强特点 的飞秒脉
该成果将提供对半导体核心器件前所未有
的洞察。 wk.baidu.com
冲 ，以强激光产生的瞬时脉冲首次拍下单 个 电子运动的连续影片。
自２ ０ 世纪后期 以来 ， 半导体器件技术 进步集 中且 明显 ，譬如晶体管 、二极管 以