硅的晶体管和计算机芯片长期以来一直是主要半导体。但这种主导地位并不能保证永远持续。这尤其如此，因为工程师试图将更多电力包装成更小更密集的晶体管。
现在，麻省理工学院研究人员发现了一种称为铟镓砷化物(InGaAs)可能是解锁更小、更高效晶体管的关键。此前，研究人员认为，InGaAs晶体管的性能在芯片应用所需的小尺度下恶化，但麻省理工学院的新研究表明这种恶化不是材料本身的固有特性。
铟镓砷化物晶体管的简要历史
麻省理工学院的新学习在持续研究中建立了Ingaas晶体管。回到2012年，一个带有麻省理工学院的微系统技术实验室的团队宣布他们有迄今为止发现了最小的Ingaas晶体管。22纳米MOSFET旨在替换计算装置中的硅，因为IngaAs可以以更小的尺寸进行更大的电流。
这一声明是在几天后发布的Purdue大学的研究人员开发了一个由三个微小的Ingaas纳米线组成的圣诞树形晶体管。
普渡大学欧洲经委会部门生产的InGaAs晶体管的横截面图像。图片由普渡大学
由于采用了垂直结构(这在当时是一种新颖的结构)，InGaAs晶体管也被认为比硅晶体管更紧凑、更节能。
砷化镓铟
为什么MIT，PURDUE和其他机构的研究人员转向Ingaas，因为我们预期摩尔定律的结束？
InGaAs（有时被称为“砷化镓，GaInas”）是具有GaAs和InAs之间的性质中间体的III-V化合物。虽然它最常用为光纤电信的高速，高灵敏度光电探测器，但它也是室温下的半导体，这是适用于电子产品中的应用。
即使在低电压下，电子也能够无缝地通过InGaAs。这意味着Ingaas可以提高设备的能效。并且因为由材料制成的晶体管可以快速处理信号，因此，理论上，它将实现更快的计算。
然而，InGaAs晶体管在小尺度上似乎会退化——这是更快、更密集芯片所需的尺度——这一事实给工作带来了一个难题。
麻省理工学院的发现可能会导致这种材料(如图)在电子领域的广泛应用。这张照片取自该机构2012年与InGaAs有关的工作。图片由麻省理工学院
然而，在这项研究中，麻省理工学院研究小组发现，材料的小规模性能问题部分归因于氧化物捕获，而不是预先认为的材料本身。这种氧化物捕获使电子在流过晶体管的同时变得“卡住”，润湿性能。
氧化物陷阱
“晶体管应该用作开关。学习的牵头作者Xiaowei Cai表示，您希望能够打开电压并具有很多当前的电流。“当电子被捕获并施加电压时，只有非常有限的通道电流，这意味着切换能力低于氧化物捕获时的批量低。
InGaAs用于成像芯片，这是其最常见的应用之一。图片由成像技术解决方案
实际上，当麻省理工学院研究人员研究了晶体管的频率依赖性时，氧化族陷阱被确定为性能损失的原因：通过它送出电动脉冲的速率。在较低频率下，纳米级IngaAs晶体管的性能似乎降低。相比之下，在1 GHz及以上的高频下，氧化物诱捕不再是一个问题。
“当我们在非常高的频率下操作这些设备时，我们注意到性能非常好。他们与硅技术竞争，”蔡说。这一发现有一天可能会提高计算能力和效率，超越硅的能力。
