Japanische Wissenschaftler haben einen leistungsstarken Transistor der neuen Generation ohne Silizium entwickelt

Forscher am Institut für Industrielle Wissenschaft der Universität Tokio haben einen Durchbruch in der Mikroelektronik vorgestellt – einen leistungsstarken Transistor auf Basis von galliumdotiertem Indiumoxid-Kristall. Das neue Material ersetzt herkömmliches Silizium und zeichnet sich durch eine hohe Effizienz bei der Übertragung elektrischer Signale aus.

Volle Kontrolle durch Gate-All-Around-Design

Der Transistor basiert auf einer Gate-All-Around-Architektur, bei der das Steuergate den Kanal, durch den der Strom fließt, vollständig umgibt. Dieses Design erhöht die Elektronenbeweglichkeit erheblich und gewährleistet eine langfristige Stabilität des Bauteils. Wie der Hauptautor Dr. Anlan Chen feststellt, verbessert die vollständige Umhüllung des Kanals durch das Gate die Skalierbarkeit und Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Transistoren.

Fehlerfreies Material dank Gallium

Um strukturelle Defekte in Indiumoxid zu beseitigen, legierten die Wissenschaftler es mit Gallium. Dadurch konnte eine stabilere Kristallstruktur erzielt werden, die elektrischen Strom effizient leitet.

Das Team verwendete die Atomlagenabscheidungstechnologie: Eine dünne Materialschicht wurde Schicht für Schicht, jeweils eine Atomlage, aufgetragen. Die Beschichtung wurde dann wärmebehandelt, um ein Kristallgitter zu bilden.

Überlegene Leistung gegenüber Analoga

Der Metalloxid-Feldeffekttransistor (MOSFET) der neuen Generation zeigte eine Elektronenbeweglichkeit von 44,5 cm²/V·s, eines der besten Ergebnisse unter ähnlichen Bauelementen. Darüber hinaus arbeitete der Transistor bei der angelegten Spannung fast drei Stunden lang stabil und bewies damit seine Zuverlässigkeit.

Die Zukunft für KI und Rechenzentren

Die Entwicklung japanischer Ingenieure könnte die Grundlage für die Herstellung kompakter und zuverlässiger elektronischer Komponenten bilden, die für Systeme mit hoher Rechenlast benötigt werden. Dies gilt für Bereiche wie künstliche Intelligenz und Rechenzentren, in denen eine hohe Dichte und Stabilität von Mikrochips besonders wichtig ist.