晶體管是集成電路的基本單元。正如水龍頭的閥門(mén)可以調(diào)節(jié)水流的大小，晶體管也能夠調(diào)控由電子或空穴等載流子形成電流的大小。

在通常情況下，載流子與周?chē)h(huán)境處于熱平衡狀態(tài)，稱(chēng)為“穩(wěn)態(tài)”；但通過(guò)電場(chǎng)加速等方法，可以提升載流子的能量，使其成為“熱載流子”。如果能夠有效操控這種高能的熱載流子，并提高其濃度，將有望進(jìn)一步提升晶體管的速度和功能。

△載流子受激發(fā)射效果圖

近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所通過(guò)使用石墨烯等材料，發(fā)明了一種“受激發(fā)射”新型熱載流子生成機(jī)制，并構(gòu)建了“熱發(fā)射極”晶體管，得到了一種既可以降低功耗又具有“負(fù)電阻”功能的晶體管，有望用于設(shè)計(jì)集成度更高、功能更豐富的集成電路，研究成果8月15日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

該工作開(kāi)辟了晶體管器件研究的新領(lǐng)域，為熱載流子晶體管家族增添了新成員，并有望推動(dòng)其在未來(lái)低功耗、多功能集成電路中廣泛應(yīng)用。