在过去的几十年中，电子行业取得了令人难以置信的进步，部分原因是单晶体管级的创新。晶体管是一种半导体器件，可以传导，绝缘和放大电子电路内部的电流。在过去的几年中，制造更快，更小的晶体管一直是半导体行业的主要目标中国机械网okmao.com。
金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是最常规且使用最广泛的类型的晶体管。它们的主要限制之一是它们的高功率效率低，这是由于它们无法降低电压供应，同时又限制了断态泄漏电流。
一种新颖的替代类型的器件，称为隧道场效应晶体管（TFET），可以通过利用量子机械隧穿而不是热电子发射来克服这一限制。TFET，特别是具有III-V异质结构的TFET，需要小于60 mV的栅极电压摆幅，以在环境温度下引起漏极电流变化一个数量级。尽管TFET的功耗较低，但在较高的驱动电压下仍未达到MOSFET的出色速度和能效。
IBM Research Europe和洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员最近开发了首款结合了III-V隧道FET和常规MOSFET的硅基混合器件。他们开发的技术发表在《自然电子》上的一篇论文中，结合了两种不同晶体管设计的优点。
“我们展示了第一个将III-V隧道FET和MOSFET与可扩展工艺相结合的混合技术平台，适用于大规模半导体制造，”进行这项研究的研究人员之一克拉丽莎·卡维蒂诺（Clarissa Convertino）告诉TechXplore。“这种低功率技术平台为未来的节能电子产品铺平了道路，其最终目标是减少ICT行业的碳足迹。”
代表已开发技术平台的3D示意图。MOSFET（左侧）与隧道FET（右侧）的不同之处仅在于在晶体管源极区域中使用了不同的材料。
由Convertino和她的同事开发的新平台利用了隧道FET和MOSFET之间的协同作用，因为它允许用户实施针对每种设备的独特特性量身定制的混合逻辑模块。在初步评估中，按比例缩放的III-V混合TFET-MOSFET器件的最小亚阈值斜率对于TFET器件为42 mV dec -1，对于MOSFET器件为62 mV dec -1。
Convertino解释说：“隧道FET在低电压水平下提供较低的泄漏和良好的性能，而MOSFET更快（在相同的尺寸和偏置下）并提供更大的电流驱动，” Convertino解释说。“除了单一的掩膜和外延步骤，这为两种器件开发的制造流程是相同的，为真正的混合逻辑模块的制造打开了空间。此外，我们的隧道FET在据我们所知报道的最小栅极长度下显示出创纪录的性能。”
研究人员的设备所取得的卓越性能部分归功于他们引入了自动对准的源替换步骤。实际上，在其平台上，GaAsSb源的位置是通过数字蚀刻来确定的，该过程使他们可以在纳米范围内控制材料的去除。
Convertino和她的同事们是第一个使用替代金属栅极和间隔件技术有效地将面内异质结隧道FET集成到高级混合平台中的人。将来，他们创造的技术可以实现更快，更高效的电子设备的开发，这些设备将结合TFET和MOSFET晶体管的优势。
Convertino说：“在接下来的研究中，我们将进一步开发已开发平台的潜力及其在不同工作条件下的应用，例如在低温下直至毫开氏温度。” “超低功耗电子器件对于量子计算应用特别有趣。”