科学家用锗生产最灵活自适应晶体管
　　或开创芯片技术新纪元
　　科技日报北京12月23日电（实习记者张佳欣）锗的特殊性质和专用编程栅电极的使用，使人们有可能为一种开创芯片技术新纪元的新元件制造出原型。据近日发表在美国化学学会《纳米杂志》上的研究，奥地利维也纳工业大学没有依靠硅基晶体管技术，而是利用锗生产出世界上最灵活的晶体管。这种新型自适应晶体管可以在运行时动态切换，能执行不同的逻辑任务。这从根本上改变了芯片设计的可能性，并在人工智能、神经网络甚至逻辑领域开辟了全新机会。
　　电荷在晶体管中的传输方式取决于使用的材料：要么是带有负电荷的自由移动电子，要么是单个原子中可能缺少电子，所以该点是带正电荷的。这就是所谓的空穴。
　　在新型晶体管中，电子和空穴以一种非常特殊的方式同时操作。维也纳工业大学固态电子研究所博士后研究员马西亚尔西斯塔尼解释道：通过极其干净的高质量接口，我们用一根由锗制成的极细的导线连接两个电极。在锗的上方，我们放置了一个栅电极。具有决定性的一步是，我们的晶体管具有另一个控制电极，该电极放置在锗和金属之间的界面上。它可以对晶体管的功能进行动态编程。
　　这种器件结构使得分别控制电子和空穴成为可能。西斯塔尼补充道，使用锗是因为锗有一种非常特殊的电子结构：当施加电压时，电流刚开始会增加，然而，在某一阈值之后，电流再次下降，这被称为负差分电阻。在控制电极的帮助下，我们可以调节这个阈值所在的电压。这提供了新的自由度，我们可以利用这一自由度让晶体管实现所需特性。例如，可以将逻辑电路中的与非门切换到或非门。
　　到目前为止，电子设备的智能只是由几个晶体管的互连实现，而每个晶体管都只有相当原始的功能。在未来，这种智能可以让新晶体管本身的适应性来实现。由于适应性的提高，以前需要160个晶体管的算术运算现在可以用24个晶体管完成。这样一来，电路的速度和能效也可以显著提高。
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　　晶体管是一种可变电流开关，基于输入电压控制输出电流。与机械开关不同的是，它利用电信号来控制自身的开合。一直以来，硅都是制作晶体管的绝对主力，近年来，砷化镓、氮化镓、石墨烯人类寻找新材料的努力也在持续。本文所提到的研究并非要寻找一种晶体管新材料，而是引入锗这种具有特殊电子结构的元素，让晶体管更为灵活智能，提高晶体管的适应性。研究人员希望，新晶体管能成为传统晶体管的得力助攻，在节能和提高算力上发挥作用。

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