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■劉紀美（右一）研究團隊製成新一代高性能晶體管，獲日本優秀論文獎。黃偉邦 攝
——硅底「加料」製晶體管 節能九成助電子器材加速
香港文匯報訊（記者 歐陽文倩）要提升電腦、手機等電子器材效能，處理器核心─集成電路（Integrated Circuit，IC）至為重要。有見傳統研究已陷入瓶頸，香港科技大學電子及計算機工程學系講座教授劉紀美帶領的研究團隊，於是開始研發新材料，最終以「匹配技術」在常用的硅基底上「加料」，沉積出銦砷化鎵（InGaAs），製成新一代高性能晶體管（Transistor），較傳統元件節能九成，遷移率亦提升10倍，令電子器材運作得更快。該研究最近獲日本應用物理學會頒發JSAP優秀論文獎，成為唯一一支日本以外的得獎隊伍，也是首次有中國團隊獲獎。
現時晶體管大多以硅（Silicon）為材料，但隨著晶體管已縮減至納米大小，發展已接近物理極限，難以再節能或提升效能，科學界亦開始研究改以銦砷化鎵為材料。不過，由於兩者晶體並不契合，放在一起會有缺陷，所以硅和銦砷化鎵的研究一般會分開進行。
「匹配技術」結合兩晶體
為了克服這難題，劉紀美研究團隊成功開發嶄新的「匹配技術」，透過溫度和氣壓變化，以及在硅和銦砷化鎵之間加入緩衝層（Buffer layer），就像鋪路一樣，於碎石底層倒上石灰，令表面更平滑，最終成功把銦砷化鎵沉積於硅基底上，把兩者結合。
新元件較硅元件強3倍
劉紀美表示，以往硅和銦砷化鎵製成2個IC分開擺放，溝通速度也較慢，「放在一起可縮小體積，且溝通得更快」。此外，新技術節省九成電力，開關切換速度亦快5倍，進一步減少電量流失，再加上遷移率能提升10倍，令電子器材運作得更快。整體而言，新元件比傳統硅元件性能增強3倍，該技術預計將廣泛應用於半導體集成電路產業。
上述研究榮獲專家評委高度評價為優秀原創論文，對應用物理學進步和改善作出貢獻。研究成果先後在《國際電機電子工程師學會電子器件快報》、《電子器件學報》，以及《應用物理快報》上發表，正申請專利。
未來試於硅上做激光
劉紀美指，未來團隊會嘗試於硅上做激光，主力研究「光學集成電路」，「光子是很好的信息載體，如果研究成功，未來信息傳遞速度會更快，也會更穩定，希望可以於2年內做出成績」。
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