研究人员发明全新电化学晶体管 有望推动穿戴电子产品传感器技术革新

研究人员发明全新电化学晶体管有望推动穿戴电子产品传感器技术革新这种晶体管可以使开发可穿戴设备成为可能，这些设备可以在生物-设备接口处直接进行现场信号处理。一些潜在的应用包括监测心率和血液中的钠和钾水平，以及跟踪眼球运动以研究睡眠障碍。垂直电化学晶体管是基于一种新的电子聚合物的垂直架构该研究的共同通讯作者TobinJ.Marks说："所有的现代电子产品都使用晶体管，它们能迅速地打开和关闭电流。在这里，我们使用化学方法来加强开关。我们的电化学晶体管将性能提高到一个全新的水平。拥有传统晶体管的所有特性，bing拥有高得多的跨导（衡量它能够提供的放大作用），开关特性的超稳定循环，能够实现高密度集成的小尺寸，以及简单、低成本的制造门槛。"Marks是材料科学和有机电子领域的世界领袖。他是温伯格文理学院的VladimirN.Ipatieff催化化学教授和麦考密克工程学院的材料科学和工程以及化学和生物工程教授。垂直电化学晶体管是基于一种新的电子聚合物和垂直而非平面的结构。它既能导电，又能传导离子，在空气中很稳定。新材料的设计和合成以及晶体管的制造和表征需要化学家、材料科学家和生物医学工程师的合作专长。Marks与温伯格大学化学研究教授AntonioFacchetti、现为中国电子科技大学教授的黄伟以及麦考密克学院生物医学工程教授JonathanRivnay一起领导了该研究团队。Rivnay说："这种令人兴奋的新型晶体管使我们能够使用生物系统和电子系统的语言，前者经常通过离子信号进行交流，后者则通过电子进行交流。晶体管作为'混合导体'非常有效地工作的能力使它们对生物电子诊断和治疗具有吸引力。"这项详细介绍高效电化学晶体管的研究和一篇附带的新闻与观点文章最近发表在《自然》杂志上。Facchetti说："由于其垂直结构，我们的电化学晶体管可以一个接一个地堆叠起来。因此，我们可以制作非常密集的电化学互补电路，这对于传统的平面电化学晶体管来说是不可能的。"为了制造更可靠和强大的电子电路，需要两种类型的晶体管：携带正电荷的p型晶体管和携带负电荷的n型晶体管。这些类型的电路被称为互补电路。研究人员过去面临的挑战是，n型晶体管难以建造，而且通常不稳定。初步的工作展示了两种类型（p+n）电化学晶体管具有相似和非常高的性能。这导致了非常高效的电化学互补电路的制造。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345509.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345509.htm

当丝绸遇上硅：研究人员看见生物材质混合晶体管的曙光

当丝绸遇上硅：研究人员看见生物材质混合晶体管的曙光微处理器规模的晶体管可以检测生物状态和环境并做出反应。您的手机微处理器芯片中可能装有超过150亿个微小晶体管。晶体管由硅、金和铜等金属以及绝缘体组成，它们共同接收电流并将其转换为1和0，从而传递信息并存储信息。晶体管材料是无机材料，基本上来自岩石和金属。但是，如果能让这些基本电子元件具有部分生物特性，能够直接对环境做出反应，并像活体组织一样发生变化呢？塔夫茨大学Silklab实验室的一个团队就是这样做的，他们用生物蚕丝代替绝缘材料制造出了晶体管。他们最近在科学杂志《先进材料》上报告了自己的研究成果。蚕丝纤维素--蚕丝纤维的结构蛋白可以精确地沉积在表面上，并很容易用其他化学和生物分子对其进行修饰，从而改变其特性。以这种方式功能化的蚕丝可以从人体或环境中拾取并检测多种成分。利用生物-硅混合电子技术制造的呼吸传感器，混合生物晶体管会根据环境中的气体和其他分子改变其电子行为。资料来源：塔夫茨大学FioOmenetto健康监测设备的进步该团队首次展示的原型设备使用混合晶体管制造了高灵敏度和超快呼吸传感器，可检测湿度变化。对丝层的进一步改良可使设备能够检测某些心血管和肺部疾病以及睡眠呼吸暂停，或捕捉呼吸中的二氧化碳水平及其他气体和分子，从而提供诊断信息。如果与血浆一起使用，它们有可能提供氧合和葡萄糖水平、循环抗体等信息。在开发混合晶体管之前，FrankC.Doble工程学教授FiorenzoOmenetto领导的Silklab实验室已经利用纤维素制造了生物活性油墨，用于可检测环境或身体变化的织物、可置于皮下或牙齿上监测健康和饮食的传感纹身，以及可打印在任何表面检测病原体（如导致COVID-19的冠状病毒）的传感器。晶体管是一个简单的电气开关，一根金属导线输入，另一根导线输出。导线之间是半导体材料，之所以称之为半导体材料，是因为除非经过哄骗，否则它无法导电。另一个被称为"栅极"的电子输入源被绝缘体隔开。栅极是开启和关闭晶体管的"钥匙"。当阈值电压（我们称之为"1"）在绝缘体上产生电场时，它就会触发导通状态，从而引发半导体中的电子运动，使电流开始流过导线。在生物混合晶体管中，蚕丝层被用作绝缘体，当它吸收水分时，就会像凝胶一样携带其中的离子（带电分子）。栅极通过重新排列丝胶中的离子来触发导通状态。通过改变蚕丝中的离子成分，晶体管的工作状态也会随之改变，从而使其能够被介于0和1之间的任何栅极值触发。计算与生物融合的未来Omenetto说："你可以想象，创建的电路可以利用数字计算中使用的离散二进制电平所无法表示的信息，但可以像模拟计算那样处理可变信息，而变化是由改变蚕丝绝缘体内部的成分引起的。这为在现代微处理器中将生物学引入计算提供了可能。当然，已知最强大的生物计算机是大脑，它通过不同程度的化学和电信号处理信息。"创建混合生物晶体管的技术挑战在于实现纳米级的丝绸处理，小到10纳米或人类头发直径的不到1/10000。工程学院博士后研究员BeomJoonKim说："在实现这一目标后，我们现在可以用与商业芯片制造相同的制造工艺来制造混合晶体管。这意味着我们可以用现在的能力制造出十亿个这样的晶体管"。让数十亿个晶体管节点通过丝绸中的生物过程重新配置连接，可以制造出像人工智能中使用的神经网络一样的微处理器。Omenetto说："展望未来，我们可以想象，集成电路可以进行自我训练，对环境信号做出反应，并直接在晶体管中记录记忆，而不是将其发送到单独的存储器中。"检测和响应更复杂生物状态的设备，以及大规模模拟和神经形态计算，都有待开发。Omenetto对未来的机遇持乐观态度。他说："这开辟了电子学与生物学界面的新思路，未来将有许多重要的基础发现和应用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399639.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399639.htm

"纳米激元晶体管"可以用光处理数据 绕过晶体管的物理缺陷

"纳米激元晶体管"可以用光处理数据绕过晶体管的物理缺陷由物理系的Kyoung-DuckPark教授和YeonjeongKoo教授领导的POSTECH研究小组，与俄罗斯ITMO大学在VasilyKravtsov教授指导下的一个小组合作开发了一个"纳米激元晶体管"。这种创新装置利用了基于异质结构的半导体中的层内和层间激子，解决了传统晶体管中存在的限制。"激发子"负责半导体材料的光发射，由于其电中性状态下光和材料之间的自由转换，是开发下一代发热较少的发光元件和量子信息技术光源的关键。在半导体异质层中有两种激子，它是由两个不同的半导体单层堆叠而成的：水平方向的层内激子和垂直方向的层间激子。两个激子发出的光学信号具有不同的光、持续时间和相干时间。这意味着对这两种光信号的选择性控制可以实现双比特激子晶体管的开发。然而，由于半导体异质结构的非均质性和层间激子的低发光效率，再加上光的衍射极限，在纳米级空间控制层内和层间激子是具有挑战性的。李庆宇、朴京悳教授和顾妍贞资料来源：POSTECH该团队在之前的研究中提出了通过用纳米级尖端压制半导体材料来控制纳米级空间的激子的技术。这一次，研究人员有史以来第一次能够在不直接接触激子的情况下，根据尖端的偏振光远程控制激子的密度和亮度效率。这种结合了光子纳米腔和空间光调制器的方法最显著的优点是，它可以可逆地控制激子，最大限度地减少对半导体材料的物理损害。而且，利用"光"的纳米激子晶体管可以帮助以光速处理大量数据，同时最大限度地减少热能损失。人工智能（AI）进入我们生活的速度超过了我们的预期，它需要大量的数据进行学习，以提供对用户真正有帮助的好答案。随着越来越多的领域利用人工智能，不断增加的信息量应该被收集和处理。这项研究有望提出一个适合数据爆炸时代的新数据处理策略。研究论文的共同第一作者之一YeonjeongKoo说："纳米超声晶体管有望在实现光学计算机方面发挥不可或缺的作用，这将有助于处理由人工智能技术驱动的海量数据。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355363.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355363.htm

复旦大学成功验证实现 3nm 关键技术 —— GAA 晶体管

复旦大学成功验证实现3nm关键技术——GAA晶体管https://www.eet-china.com/news/202101041645.html随着集成电路制造工艺进入到5纳米技术节点以下，传统晶体管微缩提升性能难以为继，技术面临重大革新。采用多沟道堆叠和全面栅环绕的新型多桥沟道晶体管乘势而起，利用GAA结构实现了更好的栅控能力和漏电控制，被视为3-5纳米节点晶体管的主要候选技术。现有工艺已实现了7层硅纳米片的GAA多桥沟道晶体管，大幅提高驱动电流，然而随着堆叠沟道数量的增加，漏电流也随之增加，导致的功耗不可忽视。

西电郝跃院士在超陡垂直晶体管器件研究方面取得进展

西电郝跃院士在超陡垂直晶体管器件研究方面取得进展该工作报道一种新型晶体管器件技术，将电阻阈值开关与垂直晶体管进行集成，实现了兼具超陡亚阈值摆幅与高集成密度潜力的垂直沟道晶体管，电流开关比超过8个数量级且室温亚60mV/dec电流范围超过6个数量级，为后摩尔时代高性能晶体管技术提供了一种新的器件方案。随着集成电路制造工艺下探亚5纳米技术节点，传统的晶体管尺寸微缩路线无法像过去一样使能“器件-芯片”性能提升与成本控制。在此背景下，学术界与工业界近年来提出多种创新器件技术，以期克服常规MOSFET的技术局限。其中，三星、IBM、欧洲微电子中心（IMEC）等国际研发机构推出了垂直输运场效应晶体管（vertical-transportfield-effecttransistor,VTFET）器件技术。通过将电流方向从传统MOSFET的平面方向转换为垂直方向，该器件结构有望在芯片上垂直构造晶体管，从而大幅降低器件占有空间，提高集成密度。受此启发，西电研究团队采用超薄二维异质结构造VTFET半导体沟道并与电阻阈值开关（TS）垂直集成，实现超陡垂直晶体管（TS-VTFET）。这一器件技术借助超薄二维半导体出色的静电调控，大幅提升器件栅控能力；同时，借助电阻阈值开关的电压控制“绝缘-导电”相变特性，该器件的室温亚阈值摆幅达到1.52mV/dec，远低于常规MOSFET室温亚阈值摆幅高于60mV/dec的理论极限。此外，在发表的概念验证工作中，研究团队制备的超陡垂直晶体管表现出强大性能，包括电流开关比高于8个数量级、亚60mV/dec电流区间超过6个数量级、漏电流小于10fA等，为后摩尔时代高性能低功耗晶体管技术提供了一种新的方案。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419269.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419269.htm

英特尔展示下一代晶体管微缩技术突破，将用于未来制程节点

英特尔展示下一代晶体管微缩技术突破，将用于未来制程节点https://www.c114.com.cn/news/138/a1250622.htmlhttps://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/research-advancements-extend-moore-law.html（英文）在IEDM2023上，英特尔组件研究团队同样展示了其在技术创新上的持续投入，以在实现性能提升的同时，在硅上集成更多晶体管。研究人员确定了所需的关键研发领域，旨在通过高效堆叠晶体管继续实现微缩。结合背面供电和背面触点，这些技术将意味着晶体管架构技术的重大进步。随着背面供电技术的完善和新型2D通道材料的采用，英特尔正致力于继续推进摩尔定律，在2030年前实现在单个封装内集成一万亿个晶体管。———什么flag