新型晶体管可以缩小智能手机上的通信设备

在宣布现代计算组件所需的纳米级薄度的铁电半导体一个月后，密歇根大学的一个团队展示了使用该材料的可重构晶体管。

该研究是《应用物理快报》上的一篇专题文章。

“通过实现这种新型晶体管，它开辟了在同一平台上集成多功能设备的可能性，例如可重新配置的晶体管，滤波器和谐振器，同时以非常高的频率和高功率运行，”领导这项研究的UM电气和计算机工程教授Zetian Mi说，“这是许多应用的游戏规则改变者。

在最基本的层面上，晶体管是一种开关，让电流通过或阻止它通过。在密歇根州展示的被称为铁电高电子迁移率晶体管(FeHEMT) - HEMT上的一种扭曲，可以增加信号，称为增益，并提供高开关速度和低噪声。这使得它们非常适合作为放大器，用于高速向手机信号塔和Wi-Fi路由器发送信号。

铁电半导体从其他半导体中脱颖而出，因为它们可以维持极化，就像磁性的电版本一样。但与冰箱磁铁不同的是，它们可以切换哪一端是正极，哪一端是负极。在晶体管环境中，此功能增加了灵活性——晶体管可以改变其行为方式。

“我们可以使我们的铁电HEMT可重新配置，”电气和计算机工程研究科学家，该研究的第一作者Ding Wang说。“这意味着它可以作为多个设备运行，例如一个放大器作为我们可以动态控制的多个放大器工作。这使我们能够减少电路面积，降低成本和能耗。

该器件特别感兴趣的领域是可重构的射频和微波通信以及下一代电子和计算系统中的存储设备。

“通过在HEMT中添加铁电性，我们可以使开关更加敏锐。除了高增益之外，这还可以实现更低的功耗，从而使设备更高效，“电气和计算机工程研究科学家，该研究的共同通讯作者Ping Wang说。

铁电半导体由掺有钪的氮化铝制成，钪是一种金属，有时用于强化高性能自行车和战斗机中的铝。它是第一个基于氮化物的铁电半导体，使其能够与下一代半导体氮化镓集成。氮化镓半导体的速度高达硅的100倍，以及高效率和低成本，是取代硅成为电子设备首选材料的竞争者。

“这是将氮化物铁电体与主流电子产品相结合的关键一步，”Mi说。

新的晶体管是使用分子束外延生长的，与制造驱动CD和DVD播放器中激光器的半导体晶体的方法相同。

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