Команда профессора Jae Eun Jang и доктора Goeun Pyo из Департамента электротехники и компьютерных наук Института науки и технологий Тэгу-Кёнбук (DGIST) в Южной Корее успешно разработала «транзистор с двойной модуляцией и вертикальной структурой». Этот транзистор способен стабильно работать в двухмерной наноразмерной канальной структуре, эффективно устраняя проблему утечки тока. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Science.
По мере увеличения степени интеграции полупроводниковых устройств отрасль сталкивается с проблемой физических ограничений размеров. Транзисторы с вертикальной структурой рассматриваются как потенциальное решение для полупроводников следующего поколения 3D, позволяя увеличить плотность устройств за счет вертикального наслоения токовых каналов. Однако традиционные транзисторы с вертикальной структурой имеют недостаток — неравномерную передачу сигналов затвора, что приводит к утечке тока или нестабильной работе при сокращении канала.
Для решения этой проблемы исследовательская группа разработала структуру с двойной модуляцией, используя верхний и нижний затворы для управления каналом по разным механизмам. Ток течет по принципу «сэндвича», причем верхний и нижний электроды расположены напротив друг друга по обе стороны канала. Команда создала микроскопические отверстия в нижнем электроде, позволяя электрическим сигналам проникать глубоко внутрь канала, и использовала верхний электрод из графена для точного управления током. Кроме того, в области, подверженной утечкам, был добавлен блокирующий слой, который устраняет пути ненужных потерь мощности.
Результаты экспериментов показали, что устройство формирует сверхтонкий токопроводящий слой в наномасштабе, толщина которого значительно меньше диаметра человеческого волоса. В выключенном состоянии оно подавляет ток утечки до уровня 10-12 ампер, демонстрируя отличную производительность при переключении состояний. Устройство обеспечивает достаточный выходной ток при низком напряжении и сохраняет стабильность в сложных условиях, таких как освещение или длительная работа.
Эта технология не требует дорогостоящих процессов высокоточной совместимости или высокотемпературной обработки, что способствует ее масштабированию для крупноформатных или многослойных применений. Она может способствовать развитию высокоинтегрированных 3D-полупроводников, логических устройств с низким энергопотреблением, технологий хранения данных и гибкой электроники.
Профессор Jae Eun Jang отметил: «Это исследование предлагает новую стратегию проектирования с двойным затвором, позволяющую достичь стабильной работы в наноразмерных каналах. Преодолев фундаментальные ограничения традиционных вертикальных транзисторов, эта технология может ускорить развитие полупроводников следующего поколения 3D с низким энергопотреблением и высокой степенью интеграции».
Детали публикации: Автор: Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology; Название: «Key transistor for next-generation 3D stacked semiconductors operates without current leakage»; Опубликовано в: Advanced Science (2026); DOI: 10.1002/advs.202519410
