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06-21
麻省理工科技评论：普遍认为摩尔定律，即集成电路上可容纳的硅晶体管数量接近每两个随着身体极限的逼近。
它的大小将增加一倍，并将在今年左右到期。
但澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学的研究人员认为，他们开发的金属基场发射空气通道晶体管（ACT）可以维持摩尔定律二十年。
ACT 设备不需要半导体。
相反，它使用两个面内对称的金属电极（源极和漏极），其间隔小于 35 纳米的气隙，底部有一个金属栅极来调制发射场。
纳米级气隙宽度小于空气中电子的平均自由程，因此电子可以在室温下穿过空气而不会散射。
“与必须使用硅作为基板的传统晶体管不同，我们的器件采用自下而上的制造方法。
如果我们能够确定最佳气隙，我们就可以构建完整的3D晶体管网络。
”去年 12 月，《Nano Letters》上发表的有关新型晶体管的论文的主要作者 Shruti Nirantar 说道。
“这意味着我们可以停止追求小型化，而专注于研究紧凑的 3D 架构，从而在单位体积内容纳更多晶体管。
” RMIT 功能材料和微系统研究小组的候选人 Nirantar 博士表示，用金属和空气代替半导体作为晶体管的主要成分有很多可能性和优势。
它使得制造晶体管本质上是一个布置发射极和集电极以及定义气隙的单步过程。
尽管ACT生产工艺采用标准硅制造工艺，但由于不需要掺杂、热处理、氧化和硅化物形成等一系列步骤，因此生产成本显着降低。
此外，用金属代替硅意味着这些 ACT 器件可以在任何电介质表面上制造，只要底层衬底可以使用底部金属栅极有效地调制从源极到漏极的发射电流。
Niranta 说：“ACT 设备可以构建在超薄玻璃、塑料和弹性体上。
” “因此，它们可以应用于可穿戴设备。
”替代空间电路中的固态沟道晶体管是另一个潜在的应用。
由于电子在电极之间流动就像在真空中流动一样，因此辐射不会影响通道特性，使得 ACT 器件适合在极端辐射和太空环境中使用。
现在研究人员已经有了理论证明，下一步是通过测试不同的源极和漏极配置并使用更耐受的材料来增强组件稳定性并提高效率。
为了创建 ACT 原型，研究人员使用电子束光刻和薄膜沉积，并选择钨、金和铂作为金属。
“我们还需要优化工作电压，因为电极的金属尖端会集中电场并导致局部熔化，”尼兰塔说。
“这降低了它们的清晰度和发射效率。
因此，我们正在寻找提高集电极效率同时减少发射极压力的方法。
”她相信这可以在未来两年内完成。
展望未来，Niranta 指出，ACT 的理论速度在太赫兹范围内，比当前半导体设备的运行速度快约 10,000 倍。
“因此需要进一步的研究来证明其操作局限性，”她补充道。
至于商业化，Niranta表示，获得工业制造设备和工业部门的相关支持对于扩大3D晶体管网络是必要的。
“有了这种支持和足够的研究资金，商业级金属基场发射空气通道晶体管可能会在十年内开发出来，这是一个粗略的时间表。
找到合适的合作伙伴将使这一切更快发生。
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