小型化に革命を起こす:InGaOx トランジスタは画期的な性能を約束します
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（画像：研究者提供）電子機器の小型化に伴い、シリコンベースのトランジスタの小型化を続けることがますます困難になってきています。今回、東京大学生産技術研究所率いる研究チームが解決策を模索した。彼らはシリコンを廃止し、代わりにガリウムをドープした酸化インジウム（InGaOx）で作られたトランジスタを作成することを選択した。この材料は結晶酸化物として構造化でき、その規則正しい結晶格子は電子移動度に適しています。
「また、当社の結晶酸化物トランジスタには、電流をオンまたはオフにするゲートが電流が流れるチャネルを取り囲む『ゲートオールアラウンド』構造を採用したいと考えていました」と、この研究の筆頭著者であるアンラン・チェン氏は説明した。 「ゲートをチャネル全体に巻き付けることにより、従来のゲートと比較して効率と拡張性を向上させることができます。」
研究者らは、酸化インジウムにガリウムをドープして不純物を導入する必要があることを知っていました。これにより、材料は電気とより有利に反応するようになります。 「酸化インジウムには酸素空孔欠陥が含まれており、これがキャリアの散乱を促進し、デバイスの安定性を低下させます」と主任著者の小林正治氏は述べた。 「酸化インジウムにガリウムをドープして酸素欠損を抑制し、トランジスタの信頼性を向上させました。」
研究チームは、原子層堆積を使用して、ゲートオールアラウンドトランジスタのチャネル領域をInGaOxの薄膜で一度に1原子層ずつコーティングしました。堆積後、膜を加熱して電子移動に必要な結晶構造に変換しました。このプロセスにより、最終的に、ゲートオールアラウンドの金属酸化物ベースの電界効果トランジスタ (MOSFET) の製造が可能になりました。
「ガリウムドープ酸化インジウム層を含む当社のゲートオールアラウンド MOSFET は、44.5 cm2/Vs の高い移動度を達成します」とチェン博士は述べています。 「重要なことに、このデバイスは、ストレスがかかった状態で 3 時間近く安定して動作することにより、有望な信頼性を実証しました。実際、当社の MOSFET は、これまでに報告されている同様のデバイスよりも優れた性能を発揮しました。」
研究チームが示した取り組みにより、材料と構造の両方の重要性を考慮した新しいトランジスタ設計が実現しました。この研究は、ビッグデータや人工知能などの高い計算需要があるアプリケーションに適した、信頼性の高い高密度電子部品の開発に向けた一歩となります。これらの小さなトランジスタは、次世代テクノロジーのスムーズな実行を支援し、私たちの日常生活に大きな変化をもたらすことを約束します。
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