6月29号的消息，据《科技每日》报道，在2025年的VLSI技术和电路研讨会上，东京大学工业科学研究所的科学家们发表了一篇论文，题目是《通过掺镓氧化铟（InGaOx）的选择性结晶实现环绕栅极的纳米片氧化物半导体晶体管，以提升性能和可靠性》。他们宣布开发出一种革命性的新型材料——掺镓氧化铟（InGaOx），这种材料有望取代传统的硅材料，大幅提升在人工智能和大数据领域的性能，同时也能在“后硅时代”继续推动摩尔定律的发展。
晶体管可以说是20世纪最重要的发明之一，它在现代电子产品中扮演着关键角色，就像微小的开关一样，用来控制和放大电信号。但随着半导体技术越来越先进，晶体管的尺寸越来越小，速度要求也越来越高，传统硅基材料的晶体管开始有点力不从心了。我们是不是已经快到硅基晶体管的极限了？
东京大学的研究团队认为，用掺镓氧化铟来制造晶体管，可能会是一个突破。这种材料能够形成非常有序的晶体结构，让电子跑得更快、更顺畅，这对提升性能非常重要。
“我们还希望这种晶体氧化物晶体管能采用‘全环绕栅极’的结构，也就是说，控制电流开关的栅极会完全包围电流流过的通道。”这项研究的主要作者陈安兰解释说，“这样一来，相比传统的结构，我们的设计在效率和可扩展性上都会有更大的提升。”
△东京大学工业科学研究所的科学家们，用一种新奇的材料和设计，造出了性能强、可靠性高的微型晶体管。图片来源：东京大学工业科学研究所。
“结晶氧化物”策略
在明确了目标之后，东京大学工业科学研究所的研究团队就开始了他们的工作。他们知道，要想让材料表现更好，就得往氧化铟里加点“杂质”，也就是用镓来“掺杂”它。这样做可以让材料和电产生更理想的反应。
“氧化铟里面本来就有氧空位缺陷，这会干扰电子流动，影响器件的稳定性，”资深研究者小林正治说。“所以我们加入了镓，来减少这些氧空位，从而提升晶体管的可靠性。”
这个团队用原子层沉积技术，在全栅极晶体管的通道部分一层一层地涂上了一层 InGaOx 薄膜，就像给芯片做“皮肤”一样。涂完之后，再把它加热，让它变成适合电子流动的晶体结构。这样一来，就成功制造出了“全包围栅极”的金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）。
