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晶体管是一种半导体器件，具有开关、稳压、信号调制等多种功能，可用于各种各样的数字和模拟功能。随着全球信息产业的不断发展，半导体作为信息科技产品的基础性、关键性器件，晶体管的种类也日益多样化，以满足不断增长的行业需求。
近日，美国麻省理工学院团队利用超薄半导体材料，成功研制出一种全新的纳米级3D晶体管。这是迄今已知最小的3D晶体管，其性能和功能可比肩甚至超过现有的硅基晶体管，将为高性能节能电子产品的研制开辟新途径。相关论文发表于《自然·电子学》杂志。
过去，硅基晶体管受电子器件功耗下限制约的影响，导致其无法在低于一定电压的条件下工作，这无疑限制了其进一步提升性能，扩展适用范围。
科研团队针对以上问题，利用由锑化镓和砷化铟组成的超薄半导体材料，研制出这款新型3D晶体管。该晶体管性能与目前先进的硅晶体管相当，能在远低于传统晶体管的电压下高效运行。
据悉，团队还将量子隧穿原理引入新型晶体管架构内。在量子隧穿现象中，电子可以穿过而非翻越能量势垒，这使得晶体管更容易被打开或关闭。为进一步缩小新型晶体管“体型”，他们创建出直径仅为6纳米的垂直纳米线异质结构。
实验结果显示，新型晶体管可以更快速高效地切换状态，与类似的隧穿晶体管相比，其性能更是提高了20倍。其充分利用量子力学特性，在几平方纳米内同时实现了低电压操作以及高性能表现。由于该晶体管尺寸小，因此可将更多该晶体管封装在计算机芯片上，这将为研制出更高效节能且功能强大的电子产品奠定坚实基础。
这款全新纳米级3D晶体管的面世，不仅是对传统晶体管技术的一次突破性创新，更是对电子设备未来发展的一次深远布局。未来，随着技术的不断成熟和完善，其将有望广泛应用于各类电子产品中，开启一个更加智能高效的时代。
素材来源：科技日报
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