据清华大学官方网站报道，集成电路学院任天令教授的团队在小型晶体管的研究上取得了重大突破。首次实现了栅长小于1nm、电学性能良好的晶体管。
据清华大学称，目前，清华大学2016年钼基平面晶体管的等效栅长超过12nm，而清华大学2012年钼基平面晶体管的等效栅长实现为12nm。
图1sub-1纳米栅长晶体管结构图
官方网站称，为了进一步突破1纳米以下栅长晶体管的瓶颈，研究团队巧妙地利用石墨烯薄膜超薄的单原子层厚度和优异的导电性作为栅极，通过石墨烯横向电场控制垂直MoS2沟道的开关，从而实现0.34nm的等效物理栅极长度。
图2随着摩尔定律的发展，晶体管的栅极长度逐渐缩短。本文实现了栅长小于1nm的晶体管
石墨烯的垂直电场屏蔽是通过在石墨烯表面沉积金属铝和自然氧化来完成的。然后用原子层沉积的二氧化铪作为栅极介质，用化学气相沉积的单层二维二硫化钼薄膜作为通道。具体装置结构、工艺流程及完成的实物图如下：
图3sub-1纳米栅长晶体管器件的工艺流程、原理图、表征图和物理图
研究发现，与体硅材料相比，单层二维二硫化钼薄膜具有更大的有效电子质量和更低的介电常数。在超窄亚1nm物理栅长的控制下，晶体管可以有效地导通和关断。其关断电流约为PA，开关比可达105，亚阈值摆幅约为117mv/Dec。大量实验测试数据的结果也验证了该结构的大规模应用潜力。
基于石墨烯通道（TCAD）垂直控制的模拟结果表明，在电场作用下，晶体管的性能进一步缩短。
这项工作将摩尔定律进一步发展到亚1纳米级，为二维薄膜在未来集成电路中的应用提供了参考依据。
图4显示了工业界和学术界晶体管栅极长度小型化的发展。这项工作率先达到1纳米以下
上述相关成果于3月10日在《国际顶级学术期刊》上发表，标题为“栅长小于1nm的垂直MoS2晶体管”《自然》（自然）。
