摘要：电子元件的尺寸越小，其制造工艺就越复杂。多年来，这始终是全球芯片行业面临的重大难题。然而近日，来自奥地利维也纳工业大学（TU Wien）的研究人员宣布，他们首次成功采用一种全新的替代方法，制造出了一种性能卓越的硅锗（SiGe）晶体管。这项技术不仅有望突破芯片尺

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电子元件的尺寸越小，其制造工艺就越复杂。多年来，这始终是全球芯片行业面临的重大难题。然而近日，来自奥地利维也纳工业大学（TU Wien）的研究人员宣布，他们首次成功采用一种全新的替代方法，制造出了一种性能卓越的硅锗（SiGe）晶体管。这项技术不仅有望突破芯片尺寸的物理极限，还将使其具备更快的运行速度、更低的能耗，并能在极低温度下稳定工作——而这，对于量子芯片的未来发展至关重要。

这项技术的关键，在于一种被称为“调制受主掺杂”（Modulation-Acceptor Doping, MAD）的全新工艺。传统的半导体制造，依赖于“掺杂”（doping）——即在硅或锗等基底材料中，可控地“污染”进微量的外来原子，以改变其导电性。这项历经数十年持续优化的工艺，是现代微电子学的基石。然而，当晶体管的尺寸进入纳米级别时，这种“污染”的随机性所带来的负面影响便日益凸显。

维也纳工业大学的研究团队，联合奥地利林茨约翰内斯·开普勒大学（Johannes Kepler University Linz）及德国弗莱贝格工业大学（Freiberg University of Mining and Technology）的科学家们，彻底颠覆了这一传统思路。他们并未直接“污染”半导体晶体本身，而是在其上覆盖的一层绝缘氧化物中进行掺杂。

“这种方法使氧化层能够‘远程遥控’式地提升半导体的导电性，而无需在晶体内部引入任何外来原子。”维也纳工业大学纳米电子元件研究组负责人沃尔特·韦伯（Walter Weber）教授解释道。正如一块磁铁可以隔空对其他材料产生作用力，被掺杂的氧化层，也能够对下方纯净的半导体材料产生远程的电子特性影响。

这项研究的测量结果极具前景：新技术不仅能使半导体的导电性提升超过4000倍，还能显著改善其导通特性并降低能耗。 研究团队已成功利用该技术，制造出了功能性的硅锗晶体管，这一成果对于工业界具有重大意义——当前，业界正致力于持续提高晶体管中的锗含量，以实现更快的开关速度和更低的功耗。

这项新技术对于量子芯片领域而言，意义尤为重大。量子计算机的运行，需要在接近绝对零度的极低温环境中进行，而用于控制和读取量子比特的传统晶体管，在这种环境下常常会因载流子“冻结”而失效。而新的“远程遥控”技术则完美地规避了这一问题——被掺杂的氧化层，即使在极低温下，依然能有效地对下方的纯净半导体产生作用。

在那个人类感官无法触及的微观世界里，一个纯净、完美的硅锗晶体，正被一层经过精心“污染”的氧化物从外部“远程遥控”着。这种看似矛盾的组合，不仅为延续了数十年的芯片小型化之路指出了一个新的方向，更可能为那扇通往量子计算时代的大门，提供一把至关重要的、由“远程遥控”所打造的钥匙。

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来源：智子说