【產(chǎn)通社，9月13日訊】北京大學(xué)（Peking University）官網(wǎng)消息，深圳研究生院信息工程學(xué)院張立寧助理教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員劉馳、孫東明、任文才和中國(guó)科學(xué)院院士成會(huì)明團(tuán)隊(duì)合作完成的研究論文“A Hot-Emitter Transistor based on Stimulated Emission of Heated Carriers”在Nature發(fā)表。該研究成功報(bào)道了一種新機(jī)制的半導(dǎo)體器件，該器件成為熱載流子晶體管家族的新成員，為后摩爾時(shí)代的低功耗和多功能器件設(shè)計(jì)提供了新的思路。

隨著集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)入后摩爾時(shí)代，半導(dǎo)體器件面臨著眾多的技術(shù)挑戰(zhàn)和限制。已有的半導(dǎo)體晶體管中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管和雙極晶體管的應(yīng)用廣泛，此外還包含一類熱載流子晶體管。然而，由于傳統(tǒng)熱載流子生成機(jī)制的限制，熱載流子晶體管尚未得到實(shí)際應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)制主要有：載流子隧穿注入、光子激發(fā)和載流子加速。這些機(jī)制由于受到界面勢(shì)壘高度和厚度的影響，生成的熱載流子濃度和電流密度不足，導(dǎo)致熱載流子的宏觀輸運(yùn)性能并不顯著，限制了熱載流子晶體管的真正性能。因此，應(yīng)在半導(dǎo)體晶體管的底層機(jī)制上進(jìn)行深入的探索。

團(tuán)隊(duì)成員提出一種具有“受控調(diào)制熱載流子”特征的新型熱載流子發(fā)射機(jī)制，并基于低維材料制備了器件的原型，顯著提升熱載流子晶體管的性能和功能。具體來(lái)說(shuō)，構(gòu)建了混合維度石墨烯/鍺的雙肖特基結(jié)構(gòu)熱發(fā)射極晶體管。該晶體管利用新型熱載流子生成機(jī)制，即加熱載流子的受激發(fā)射機(jī)制，載流子由石墨烯基極注入、擴(kuò)散到發(fā)射極并激發(fā)其中被電場(chǎng)加熱的載流子，顯著增強(qiáng)了熱載流子電流。相關(guān)工作機(jī)制通過(guò)數(shù)據(jù)分析結(jié)合仿真輔助進(jìn)行探索論證及建模研究�；谶@種機(jī)制的器件產(chǎn)生了顯著的特性：其一是超陡的擺幅，突破玻爾茲曼極限，亞閾值擺幅低于1mV/dec；其二是在室溫下獲得了峰谷電流比超過(guò)100的負(fù)微分電阻；其三是具有多值邏輯的功能。該項(xiàng)工作揭示了半導(dǎo)體晶體管的新型工作機(jī)制，為后摩爾時(shí)代微電子器件技術(shù)的發(fā)展提供了一種全新的思路。

該工作由劉馳、孫東明和成會(huì)明主導(dǎo)設(shè)計(jì)；模型計(jì)算部分由張立寧課題組完成，碩士研究生沈聰為文章的共同第一作者；劉馳、孫東明及張立寧為該研究的通訊作者。查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站http://news.pku.edu.cn/jxky/3e46db9b3c3642958f65a07a9a56dc49.htm。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）