M.E.S.M技報: 北大とJST、トンネル効果を利用した新型トランジスタを開発

JSTと北大の研究により、新型トランジスタが開発されたそうです。

このトランジスタは、現在主流のウェハ表面に100nm未満の精度で作られた、何層ものパターンを用いて生成されるものではなく、かなり大きな柱状のデバイスをシリコン基板上に作るもので、シリコン基板上にInAsという化合物半導体の芯を持つ柱を立てて作られるものです。

このトランジスタを用いて、現在のLSIと同じ程度の回路規模を実現するためには、柱の小型化が鍵になりますが、問題点はゲート領域を確保するためにある程度の柱の高さを確保する必要がある点です。

このトランジスタの動作原理は上記のリンク先の図2(d)に示されるように、ゲート領域の無添加InAsの伝導帯の静電ポテンシャルが変化することによってON/OFFの切り替えを行っています。

OFF状態: ゲート領域の伝導帯ソース領域の価電子帯よりも高いレベルにあり、ポテンシャル障壁によって電流は流れない状態になっています。
ON状態: ゲートに+電圧を印加した際にソースの価電子帯よりも下がって、ドレイン領域と同レベルになり、なおかつゲート領域とソース領域が、ごく薄いポテンシャル障壁を持つことによって、トンネル効果によりドレイン-ソース間の電流が流れます。

このため、柱を細くするのは問題なくても、柱の高さ低くしてゆくとスイッチとして機能しなくなります。

原理としては面白いと思いますが、実用化へのハードルは高そうです。