激光网3月7日消息，纳米级晶体管是高效数字电路的需求，每个器件的偏置至关重要。这些严格的偏置条件可以通过获得晶体管阈值电压的精确值来放宽。这导致对电噪声的逻辑状态具有更宽容的容限。
为了满足降低功耗的要求，CMOS场效应晶体管的制造使其在增强模式下工作，即在零栅极电压下，沟道中没有自由电荷载流子。另一方面，由于充足的电荷载流子密度，耗尽模式晶体管比增强模式具有更高的电流。
与FET的开关应用相比，对于高频应用，FET的关断状态不是强制性要求。事实上，在零栅极偏置处存在一个沟道有利于在较低电压下获得高跨导。对于Si FET，在离子注入掺杂的制备步骤中确定了增强或耗尽模式。然而，将这种解决方案用于新一代薄材料具有挑战性。
根据发布在ACS Applied Electronic Materials上的一项新研究，通过为栅极金属选择特定的功函数，p型FET的阈值电压可以从负值变为正值，这是在增强模式和耗尽模式之间选择性切换。
研究人员通过实验制造了具有不同工作功能的各种栅极金属电极的FET。介电氧化铝厚度仅为 5 nm。由于栅金属和有机p型半导体沟道之间的这种短距离，即使不施加外部电压，它们之间也存在静电相互作用。当使用铝等低功功能金属时，FET 以增强模式运行。
对于金等高功功能栅金属，在零栅极电压下，沟道中会感应出一定数量的空穴。这会产生大量的电流，这称为耗尽模式操作。
为了证实这一实验观察结果，研究人员进行了TCAD设备模拟。仿真生成了诱导孔密度的彩色等值线图。从技术角度和规模化生产的角度来看，这些匹配的实验和仿真结果非常重要。
该研究的主要作者，来自印度SRMIST的Abhay Sagade博士透露，对于薄的介电厚度，观察到的影响是深远的。对于较大厚度，即使对于高功功能栅极金属，FET 也保持增强模式。
这一概念可以很容易地扩展到任何薄的有机、无机和新一代 2D 材料。使用这种方法，应该可以制造出尺寸更紧凑、精度更高、可重构的数字逻辑和振荡器器件和电路。此外，具有改进电流的D型OFET可以有效地用于高频应用。
这也对即将到来的量子器件和使用小维敏感器件的技术应用产生了巨大的影响。
