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[教授] 郑文锡教授克服现有半导体元件的局限,开发出低电、超高速半导体元件
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  • 2021-11-22 09:12:19

  在过去的数十年里,半导体元件是以易买、工艺费用低廉的硅为基础,以"金属氧化膜半导体场效应晶体管(MOSFET)"方式制作的。但是,如果把这样制作的半导体元件应用于高速处理庞大数据的人工智能(AI)、超级计算机、嵌入式神经网络处理器(NPU)装置时,电力消耗巨大,并会发生发热问题。另外,硅在结构上灵活性较低,因此很难适用于折叠式手机和穿戴式设备。

 

    因此,最近半导体业界正在致力于开发耗电量低、效率高、柔韧性高的新半导体元件。

 

    为适应这种趋势,汉阳大学物理系教授郑文锡共同研究组最近利用2维单一材料二碲化钼(MoTe2),开发出了与现有硅半导体相比耗电量低、效率高的开关元件。

 

    MoTe2等二维材料具有半导体特性,得益于高柔韧性和透明度高等物理特性,被评价为今后可用于多个领域的材料。

 

   郑文锡教授组使用MoTe2,成功开发出了在常温下大幅提高了大气电力和运转电力并减少了"阈值电压以下的斜度"约一半的超低电力的"隧穿场效应晶体管(Tunneling field-effect transistor,以下简称TFET)"。

 

   通过将该晶体管设计为高分子聚合物胶囊化结构,确保了高稳定性,而且以单一接合基础的元件结构,可以以相对较简单的工艺进行设计。另外,还可以实现超高速驱动,预计可以成为完全代替现有的晶体管元件的元件。

 

  此次研究发表了能够引领现有TFET市场版图的新结构,从这一点来看,具有很高的价值。另外,郑教授组开发的晶体管与因复杂的工程和低安全性导致自动化工程困难的其它TFET开发不同,商用化可能性很高。

 

  郑文锡教授说:"最近的集成电路开发是在纳米工程技术开发或三维垂直结构等集成效率方面进行的,只是想以构成数据混合和战略性结构等最小化电力使用的方向解决问题,本质问题仍然没有得到解决","现在为了进一步发展,需要革新的技术,而且此次研究将成为实现这一目标的一个突破口"。

 

   此次研究(论文名:Gate-controlled MoTe2homojunction for sub-thermionic subthreshold swing tunnel field-effect transistor)是与越南菲尼卡大学(Phenika Univ.)的Ngoc Thanh Duong教授一起进行的共同研究,刊登在了纳米领域世界级学术杂志《Nano Today》(IF=20.722)的10月号上。 

 

郑文锡教授

郑文锡教授


 

 

隧穿场效应晶体管的概念图及阈值电压以下的斜度特性

隧穿场效应晶体管的概念图及阈值电压以下的斜度特性

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