硅晶體管，作為現(xiàn)代電子設備的核心部件，其性能提升一直受限于“波爾茲曼暴政”這一物理障礙，導致無法在低于特定電壓下運行。然而，美國麻省理工學院的研究團隊近日取得了突破性進展。

該團隊利用銻化鎵和砷化銦組成的超薄半導體材料，成功研發(fā)出全新的納米級3D晶體管。這種晶體管采用了垂直納米線場效應晶體管（VNFET）技術(shù)，通過垂直結(jié)構(gòu)管理電子流，從而突破了傳統(tǒng)水平晶體管的限制。

這項創(chuàng)新研究的成果已經(jīng)發(fā)表在《自然?電子學》雜志上。研究團隊不僅創(chuàng)造出了直徑僅為6nm的垂直納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)，還實現(xiàn)了在低電壓下的高效運行，且性能與最先進的硅晶體管不相上下。

MIT博士后邵燕杰作為新晶體管論文的主要作者表示，這項技術(shù)有望取代傳統(tǒng)的硅技術(shù)，并在現(xiàn)有硅晶體管的應用領(lǐng)域中實現(xiàn)更高的效率。

研究團隊還將量子隧穿原理引入新晶體管的設計中。量子隧穿現(xiàn)象允許電子穿過能量勢壘，而非翻越，這使得新晶體管能夠更輕松地被開啟或關(guān)閉，進一步提升了性能。

通過利用量子力學的特性，這些晶體管在幾平方納米的尺寸內(nèi)實現(xiàn)了低電壓運行與高性能的完美結(jié)合，為未來開發(fā)出更快、更強且更節(jié)能的電子設備奠定了堅實基礎。

麻省理工學院的Donner工程學教授Jesús del Alamo對這項研究給予了高度評價，認為它不僅是概念上的突破，更展示了使用不同物理學原理來超越傳統(tǒng)限制的可能性。

該研究還得到了英特爾公司的部分資助，彰顯了其在推動半導體技術(shù)革新方面的積極作用。

參與該論文的還有麻省理工學院的多位教授和博士生，以及來自意大利烏迪內(nèi)大學的教授，他們的共同努力使得這項研究成為可能。