Japońscy naukowcy opracowali tranzystory tlenku indowo-galowego, przełamując ograniczenia krzemu

Naukowcy z Instytutu Nauk Przemysłowych Uniwersytetu Tokijskiego dokonali znaczącego skoku w pokonywaniu fizycznych ograniczeń nowoczesnej elektroniki. Opracowali i pomyślnie przetestowali maleńkie tranzystory, które są zasadniczo różne od konwencjonalnego krzemu, otwierając drzwi do jeszcze mniejszych i potężniejszych urządzeń.

Głównym problemem współczesnej mikroelektroniki jest to, że krzem osiąga swoje fizyczne ograniczenia. Zmniejszanie tranzystorów opartych na krzemie staje się coraz trudniejsze, ponieważ zaczynają tracić stabilność i wydajność. Japoński zespół znalazł alternatywę – całkowicie porzucił krzem na rzecz kluczowego komponentu tranzystora. Zamiast tego użyli tlenku indowego zmodyfikowanego galem (InGaOx).

Te nowe tranzystory wykazują wysoką mobilność elektronów – 44,5 cm²/V·s. Chociaż ta wartość jest niższa niż w przypadku najlepszych tranzystorów krzemowych, ustanawia rekord dla urządzeń opartych na tlenkach metali o podobnej architekturze. Projekt „gate-all-around” w połączeniu z właściwościami nowego materiału sprawia, że te tranzystory są idealnymi kandydatami do radykalnej dalszej miniaturyzacji. Kluczowe jest to, że urządzenie działało stabilnie pod obciążeniem przez kilka godzin (prawie 3 godziny w testach), co jest istotnym czynnikiem dla praktycznego zastosowania.

Kluczową zaletą jest potencjał do tworzenia układów scalonych o niespotykanej gęstości. Kiedy tranzystory krzemowe nieuchronnie osiągną absolutne fizyczne ograniczenie miniaturyzacji (co szybko nadchodzi), technologie takie jak ta oparta na InGaOx mogą wejść w grę, pozwalając na upakowanie znacznie większej liczby tranzystorów na tej samej powierzchni chipu. Dodatkowo, w przeciwieństwie do krzemu, tlenki metali mogą być przezroczyste i nanoszone na elastyczne podłoża. To otwiera możliwości dla zupełnie nowych form urządzeń – pomyśl o elastycznych wyświetlaczach, elektronice noszonej lub technologii płynnie zintegrowanej z odzieżą i wnętrzami.

Odnalezienia zostały zaprezentowane na prestiżowym Sympozjum VLSI Technology and Circuits w 2025 roku. Chociaż minie trochę czasu, zanim te tranzystory zyskają masową akceptację w elektronice konsumenckiej (zwiększenie produkcji i ich integracja w istniejących procesach wymaga udoskonaleń), badania jasno pokazują jedno: przyszłość mikroelektroniki leży w łączeniu nowatorskich materiałów, takich jak tlenek indowo-galowy, z zaawansowanymi architekturami, takimi jak gate-all-around.