掃除高電壓障，真空電晶體可望成真

	字體縮放	小	中	大

美國匹茲堡大學(University of Pittsburgh)的研究人員研發了一種元件結構，相較於目前的固態，能讓開關(switch)以真空狀態做為電晶體內的電子傳輸介質。

該研究團隊提出了一種以深溝槽、側邊曝光的金屬-氧化矽-矽三層MOS垂直結構；金屬層與矽晶層是元件的正極與負極，中間隔著絕緣氧化矽，而電子傳輸就是透過真空以垂直方向進行。此研究成果最近發表於7月1日出刊的《Nature Nanotechnology》期刊中，論文題為「具備真空通道的金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-oxide-semiconductor field effect transistor with a vacuum channel)」。

以上研究成果也意味著回歸電子元件的起源；固態電晶體是在1947年發明，以取代體積笨重、可靠性不佳的真空管。過去也有人嘗試過以固態半導體製程技術，製作小型化的真空管式電子元件，但是此概念一直在克服高電壓需求，以及與現有固態CMOS技術的相容性問題。

為此匹茲堡大學斯萬森工程學院(Swanson School of Engineering)教授Hong Koo Kim所率領的團隊，重新設計了真空管電子元件的架構；他的團隊成員還包括博士候選人 Siwapon Srisonphan 與博士後研究員Yun Suk Jung Kim。該團隊發現，半導體元件中的電子若被捕捉至一個氧化物或是金屬層介面，就能輕易被提取至空氣中。

在材料介面裡的電子會形成一片電荷，也就是一種二維電子氣(electron gas)；而且Kim發現，電子之間的庫倫斥力(Coulombic repulsion)，讓電子能容易地從矽散發出來。這可催生一種低電壓元件，其內部的電子會在一個奈米級的通道中以彈道模式(ballistically)在空氣中遊走，不會有碰撞或是散射。

根據論文的描述，該通道的長度約是20奈米，研究團隊並量測到20ns/ micron的跨導(transconductance)，500開關比(on/off ratio)，以及環境條件(ambient condition)下0.5V的導通閘極電壓(turn-on gate voltage)。

「這種電子系統至真空通道的發射，能實現全新的一系列低電壓、高速電晶體，而且這種電晶體能與目前的矽電子元件相容，為這些電子元件添加因為低電壓可帶來的更高速度與省電效益。」Kim表示。

文章來源：http://www.eettaiwan.com/ART_880 ... ick_from=8800095956,9950163336,2012-07-04,EETOL,ARTICLE_ALERT
原文出處：http://www.eetimes.com/electroni ... tors-at-low-voltage

半導體元件是因為電子電洞在固態物質上面傳輸，所以被稱為「固態(solid state)元件」，固態硬碟的名稱也是由此而來。

這篇文章說的用半導體製程來製作電子在真空中傳輸的元件，那應該叫做「半導體真空管」了，很有意思.......