锗基晶体管是锗基逻辑器件基本单元 技术与应用研究受到重视

锗基晶体管是锗基逻辑器件基本单元 技术与应用研究受到重视

锗基晶体管是基于锗材料制造的晶体管，作为锗基逻辑器件的基本单元，在数字电路中实现逻辑运算。随着硅基晶体管接近物理极限，锗基晶体管因其高电子迁移率和低能耗等优点，成为研究热点。

锗基晶体管是以锗（Ge）为材料制造而成的晶体管；锗基逻辑器件是使用锗材料制造而成的逻辑电路元件；锗基晶体管是构成锗基逻辑器件的基本单元之一。逻辑器件是具有逻辑功能的电子元件，在数字电路中实现与、或、非等逻辑运算，广泛应用在计算机、通信、控制、传感等领域，而晶体管是构建逻辑器件的关键元件。

人类开发出的首个晶体管是锗晶体管，但受材料来源、成本等因素限制，硅晶体管成为市场主流。晶体管等电子元件集成于硅片上形成芯片，在摩尔定律下，单位面积硅片上集成的晶体管数量成倍增加，目前已基本接近物理极限，芯片性能大幅提升的难度增大，因此新型晶体管研制受到关注。

晶体管的核心是输送电荷的沟道，利用电流移动速度更快的材料来替代硅，可以获得更高性能的晶体管。锗同时具有高电子迁移率、高空穴迁移率特点，基于锗沟道的晶体管，与硅晶体管相比，具有电路传输速度快，运行时所需电压低、能耗低等特点，与III-V族半导体材料制造而成的晶体管相比，具有设计、制造难度较低的优点。

2021年12月，奥地利维也纳工业大学科研人员利用锗生产出世界上最灵活的晶体管，与硅基晶体管相比，这种锗基晶体管的计算能力几乎翻倍，具有自适应优点，可以在运行时动态切换，执行不同的逻辑任务，在人工智能、神经网络等领域发展潜力大，成果发表于《美国化学学会纳米杂志》。

2024年7月，我国西安电子科技大学团队基于Ge/MoS2异质结型晶体管的可见-红外双波段双极性光响应特性研制了光学逻辑运算单元，在单个或两个器件上通过全光控制实现了五种基本逻辑和多种复杂逻辑功能运算，相关研究成果发表于《尖端科学》。

2024年8月，我国工信部发布国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”重点专项2024年度项目申报指南，将支撑高性能锗基逻辑器件的高效原位掺杂材料研究列入，提出面向高速率、低功耗锗基晶体管对高性能源漏区材料的需求，研究高性能锗基源漏关键核心材料的制造与掺杂技术。未来随着关键核心材料制备技术突破，我国锗基晶体管与锗基逻辑器件研发速度将进一步加快。