6月29日消息，据scitechdaily报道，在2025 年 VLSI 技术和电路研讨会上，东京大学工业科学研究所的研究人员发布了一篇题为《通过InGaOx的选择性结晶实现环绕栅极的纳米片氧化物半导体晶体管，以提高性能和可靠性》的论文，宣布开发一种革命性的新型的掺镓氧化铟（InGaOx）的晶体材料，有望取代现有的硅材料，大幅提升在AI 与大数据领域应用的性能，并在后硅时代延续摩尔定律的生命力。

晶体管被称为 20世纪最伟大的发明之一。它们对现代电子产品至关重要，充当控制和放大电信号的微小开关。但随着半导体制程工艺的持续推进，晶体管尺寸变得越来越小、速度要求越来越快，传统的硅基晶体管材料开始逐渐难以满足需求。我们是否已经接近硅基晶体管的极限和强大的极限？

东京大学工业科学研究所的一组研究人员认为，使用掺镓氧化铟的材料制造了一种新型晶体管，这种特殊材料可以形成高度有序的晶体结构，帮助电子更有效地移动——这对性能至关重要。

“我们还希望我们的晶体氧化物晶体管具有‘全环绕栅极’结构，即打开或关闭电流的栅极围绕电流流过的通道，”该研究的主要作者 Anlan Chen 解释说。“通过将门电路完全包裹在通道周围，与传统门相比，我们可以提高效率和可扩展性。”

△东京大学工业科学研究所的研究人员通过使用创新材料和设计生产具有高性能和可靠性的微型晶体管。图片来源：东京大学工业科学研究所

结晶氧化物策略

牢记这些目标后，东京大学工业科学研究所的研究团队开始着手工作。研究人员知道，他们需要通过用镓“掺杂”氧化铟来将杂质引入氧化铟中。这将使材料以更有利的方式与电发生反应。

“氧化铟含有氧空位缺陷，这促进了载流子散射，从而降低了器件的稳定性，”资深作者 Masaharu Kobayashi 说。“我们在氧化铟中掺杂了镓，以抑制氧空位，从而提高晶体管的可靠性。”

该团队使用原子层沉积技术在全栅极晶体管的通道区域涂覆一层 InGaOx 薄膜，一次一个原子层。沉积后，将薄膜加热以转化为电子迁移所需的晶体结构。这一过程最终实现了全环绕栅极的“基于金属氧化物的场效应晶体管”（MOSFET） 的制造。

“我们的栅极全环绕 MOSFET 包含掺镓氧化铟层，实现了 44.5 cm2/Vs 的高迁移率，”陈博士解释说。“至关重要的是，该设备在施加的压力下稳定运行了近三个小时，表现出了良好的可靠性。事实上，我们的 MOSFET 性能优于以前报道的类似器件。”

该团队所展示的努力为该领域提供了一种新的晶体管设计，该设计同时考虑了材料和结构的重要性。这项研究是朝着开发适用于大数据和人工智能等高计算需求应用的可靠、高密度电子元件迈出的一步。这些微小的晶体管有望帮助下一代技术平稳运行，对我们的日常生活产生重大影响。

编辑：芯智讯-浪客剑