據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)12月6日?qǐng)?bào)道，美國(guó)普渡大學(xué)和哈佛大學(xué)的科學(xué)家使用Ⅲ-Ⅴ族化合物砷化鎵銦代替硅，研制出全球首款全門三維晶體管，可用于開發(fā)出運(yùn)行速度更快、更高效的集成電路和更輕便、耗電更少的手提電腦。最新研究已在12月5日至7日于華盛頓舉行的國(guó)際電子設(shè)備大會(huì)上宣讀。
科學(xué)家們使用所謂的自上而下的方法制造出了最新設(shè)備。該研究的領(lǐng)導(dǎo)者之一、普渡大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授葉培德（音譯）表示，這一方法同傳統(tǒng)制造過(guò)程兼容，與工業(yè)采用的精確蝕刻和定位晶體管內(nèi)組件的方法類似，因此有望被工業(yè)界采用。
Ⅲ-Ⅴ族化合物是元素周期表中Ⅲ族的鎵、銦等和Ⅴ族的砷、銻等形成的化合物，其有望取代電子移動(dòng)速度有限的硅半導(dǎo)體，推動(dòng)晶體管技術(shù)不斷前進(jìn)。葉培德說(shuō)：“科學(xué)家們一直希望盡早使用Ⅲ-Ⅴ族化合物研制出晶體管。現(xiàn)在，我們使用電子移動(dòng)性比硅高的砷化鎵銦制造出了全球首款全門的三維晶體管。”
晶體管中包含有一個(gè)名為門的關(guān)鍵設(shè)備，門使設(shè)備打開和關(guān)閉并引導(dǎo)電流。在現(xiàn)有芯片中，門長(zhǎng)約為45納米。不過(guò)，門長(zhǎng)僅為22納米的硅基三維芯片即將于2012年面世，科學(xué)家們也將于2015年推出門長(zhǎng)為14納米的晶體管。如果門長(zhǎng)短于14納米，同時(shí)還想讓晶體管擁有更好的性能，使用硅可能無(wú)法做到，這意味著科學(xué)家們需要引入新的設(shè)計(jì)方法和材料。“由Ⅲ-Ⅴ合金制造的納米線有望讓我們將門長(zhǎng)縮短至10納米。新發(fā)現(xiàn)證實(shí)，使用Ⅲ-Ⅴ化合物制造出的晶體管的導(dǎo)電能力有可能達(dá)到硅基晶體管的5倍。”葉培德說(shuō)。
另外，制造出更小的晶體管也需要新的絕緣層，其對(duì)設(shè)備的關(guān)閉至關(guān)重要。如果門長(zhǎng)縮短至14納米，傳統(tǒng)晶體管內(nèi)使用的二氧化硅絕緣體就無(wú)法正確工作，可能會(huì)“漏電”，而其中的一個(gè)解決辦法是使用絕緣值（介電常數(shù)）更高的材料（二氧化鉿或氧化鋁）代替硅。在最新研究中，科學(xué)家們采用原子層沉積方法研制出了一種由氧化鋁制成的介質(zhì)膜絕緣層。原子層沉積法這一新設(shè)計(jì)有助于研制更薄的介質(zhì)層，而介質(zhì)層越薄，意味著電子的流動(dòng)速度越快，需要的電壓也越少，因此耗電也更少。