Pada Juni 2021, tim Profesor Liu Yuan dari Departemen Fisika dan Mikroelektronika Universitas Hunan merealisasikan transistor efek medan vertikal saluran ultra-pendek dengan menggunakan metode integrasi logam van der Waals, yang memberikan ide baru untuk lebih meningkatkan kinerja perangkat semikonduktor.
Hasil penelitian dipublikasikan di Nature Electronic, jurnal elektronik, Departemen Fisika dan Mikroelektronika Universitas Hunan merupakan unit pertama, dan Profesor Liu Yuan adalah editor penulis dan Liu Liting seorang mahasiswa pascasarjana dari Departemen Fisika dan Mikroelektronika, adalah penulis pertama.
Dengan perkembangan kebutuhan perangkat berkinerja tinggi. Sesuai dengan upaya untuk melakukan penyusutan ukuran perangkat yang terus menerus merupakan tren yang tak terelakkan.
Hukum Moore menunjukkan bahwa jumlah perangkat elektronik yang terintegrasi pada chip sirkuit terintegrasi (IC) akan berlipat ganda setiap 18-24 bulan, dan kinerja perangkat mikroprosesor akan berlipat ganda atau harganya akan turun setengahnya.
Menurut Hukum Moore, node proses perangkat berkurang pada tingkat 0,7 kali. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, Hukum Moore mulai goyah. Karena perangkat diminiaturkan ke skala nano, mobilitas transistor dimulai menurun, arus bocor terus meningkat, dan konsumsi daya meningkat dan efek saluran pendek parah lainnya.
Hal ini membawa pendekatan penskalaan transistor paralel tradisional mendekati batas fisik sudah "mentok". Untuk lebih mempromosikan miniaturisasi transistor, pengembangan perangkat dengan struktur baru telah membangkitkan minat banyak peneliti.
Transistor vertikal memiliki karakteristik saluran pendek alami, dan panjang saluran hanya ditentukan oleh ketebalan material. Semikonduktor cukup ditempatkan di antara elektroda bawah dalam struktur sandwich. Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan transistor vertikal diharapkan dapat menjadi arah penskalaan perangkat baru, yang dapat mengurangi saluran panjang fisik saluran dikurangi menjadi di bawah 10nm atau bahkan 5nm. Alih-alih untuk menghindari atau mengandalkan mesin fotolitografi presisi tinggi tradisional.
Namun, di bawah pengaruh teknologi pengendapan logam berenergi tinggi tradisional, interface/antarmuka kontak yang sangat tidak memuaskan terbentuk antara semikonduktor logam dari transistor vertikal, yang akan menghancurkan saluran seluruh perangkat dan meningkatkan arus tunneling vertikal sehingga perangkat tidak dikendalikan oleh gerbang (gate)
Fenomena ini lebih jelas pada perangkat saluran pendek, membuat penskalaan perangkat vertikal di bawah 10 nm menjadi tantangan besar.
Sederhananya, transistor tidak disusun secara paralel, melainkan vertikal. Struktur vertikal ini memiliki karakteristik saluran alami, dan panjang saluran antara elektroda bawah dan elektroda atas hanya bergantung pada ketebalan material.
