Ученые из Института промышленных наук Токийского университета совершили важный шаг в преодолении физических барьеров современной электроники. Они разработали и успешно испытали крошечные транзисторы, принципиально отличающиеся от привычных кремниевых и открывающие путь к созданию еще более миниатюрной и мощной техники.
Основная проблема сегодняшней микроэлектроники — кремний подошел к своему физическому пределу. Уменьшать транзисторы на его основе становится все сложнее: они начинают терять стабильность и эффективность. Японские исследователи нашли альтернативу — они полностью отказались от кремния в ключевом компоненте транзистора. Вместо кремния ученые использовали оксид индия, но модифицировали его, добавив галлий (InGaOx).
Новые транзисторы демонстрируют высокую подвижность электронов — 44.5 см²/В·с. Хотя это значение ниже, чем у лучших кремниевых транзисторов, оно является рекордным для устройств на основе оксидов металлов с подобной архитектурой. Конструкция «gate-all-around» и свойства нового материала делают эти транзисторы идеальными кандидатами для дальнейшего, радикального уменьшения размеров. При этом устройство стабильно работало под нагрузкой в течение нескольких часов (почти 3 часа в тестах), что критически важно для практического применения.
Главное преимущество — возможность создавать интегральные схемы невиданной ранее плотности. Когда кремниевые транзисторы упрутся в абсолютный физический предел миниатюризации (а это уже не за горами), такие технологии на основе InGaOx смогут прийти на смену, позволяя упаковывать больше транзисторов на той же площади кристалла. Также оксиды металлов, в отличие от кремния, могут быть прозрачными и наноситься на гибкие подложки. Это открывает двери для создания совершенно новых форм-факторов устройств — гибких дисплеев, носимой электроники, интегрированной в одежду или интерьер.
Результаты работы были представлены на престижном симпозиуме по технологиям VLSI и схемам (VLSI Technology and Circuits Symposium 2025). Хотя до массового внедрения таких транзисторов в потребительскую электронику пройдет время (требуется отработка массового производства, интеграции в существующие процессы), исследование ясно показывает: будущее микроэлектроники лежит за комбинацией новых материалов, таких как оксид индия-галлия, и передовых архитектур, подобных «gate-all-around».