精華 我科學家最新發(fā)明“熱發(fā)射極”晶體管，功耗降低、性能提升！

眾所周知，晶體管作為集成電路的基石元素，在當代科技發(fā)展中占據著不可或缺的地位。其核心功能在于調控由電子或空穴等載流子構成的電流強度。在常規(guī)狀態(tài)下，這些載流子與周遭環(huán)境維持著熱平衡，即所謂的“穩(wěn)態(tài)”。然而，通過電場加速等創(chuàng)新手段，能夠激發(fā)載流子至更高能態(tài)，轉化為“熱載流子”，展現出非凡的潛力。

針對這一高能狀態(tài)的有效操控與濃度提升，預示著晶體管性能與速度的飛躍性進展。近期，我國科研團隊在這一領域取得了突破性成就——中國科學院金屬研究所成功研發(fā)出一種基于石墨烯等先進材料的新型“熱發(fā)射極”晶體管，該晶體管通過獨特的“受激發(fā)射”機制生成熱載流子，不僅顯著降低了功耗，還賦予了晶體管“負電阻”的非凡特性，為構建更高集成度、功能更全面的電路系統(tǒng)提供了可能。

這一創(chuàng)新設計巧妙融合了雙耦合的“石墨烯/鍺”肖特基結，實現了載流子從石墨烯基極的高效注入與至發(fā)射極的擴散，進而在電場作用下激發(fā)產生熱載流子，促使電流激增。尤為引人注目的是，該晶體管在性能上實現了對玻爾茲曼極限（60 mV/dec）的超越，達到了低于1 mV/dec的亞閾值擺幅，標志著能效與調控精度的雙重飛躍。

此外，在室溫條件下，該晶體管展現出了超過100的峰谷電流比負微分電阻特性，這一發(fā)現為探索多值邏輯計算等前沿領域開辟了新途徑，預示著計算能力的進一步拓展與智能化水平的提升。

綜上所述，我國科學家在熱載流子晶體管領域的這一創(chuàng)舉，不僅豐富了晶體管家族的多樣性，更為未來低功耗、多功能集成電路的發(fā)展鋪設了堅實的基石，預示著信息技術新時代的加速到來。