我们提出并实现了一种新型超低功耗晶体管:狄拉克源晶体管(Dirac source-FET, DS FET),即采用态密度随能量收缩(热载流子较少)的材料作为源端来构建晶体管,实现室温下亚60毫伏/量级的场效应晶体管。
最为重要的是,由于是热发射电流机制,狄拉克源晶体管具有与传统MOS FET相比拟的驱动电流,且其SS<60毫伏/量级所跨的电流范围能大于4个量级,作为亚60 器件的开关态特性综合指标的关键参数(即SS=60毫伏/量级时的电流)I60 = 40 μA/μm,达到了国际半导体发展路线图(ITRS)对亚60毫伏/量级器件实用化的标准。典型狄拉克源晶体管在0.5 V工作电压下的开态电流和关态电流均与英特尔公司14 nm技术节点CMOS器件(在0.7 V工作电压下)相当。狄拉克源晶体管是一种普适的器件结构,有望用于传统CMOS晶体管和二维材料, 为3 nm以后技术节点的集成电路技术提供解决方案。
该工作发表论文于《科学》(Science, 361,387, 2018)。被SCI引用93次,该成果入选全国科技创新中心2018重大标志性原创成果。

