磁開關能力 開創半導體電子噪聲新應用
編譯／高晟鈞
MOSFET 全稱為金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOS ）。無論在 IC 設計裡，還是電路板應用上，都十分廣泛。尤其在大功率半導體領域，各種結構的 MOSFET 更是發揮著不可替代的作用。
而隨機電報噪聲（Random Telegraph Noise）是在MOSFET中所發現的一種現象，由柵極氧化物中捕獲的載流子的捕獲和發射引起，是一種不需要的電子躁聲。該現象長期一直困擾著電子系統的效能，它會導致半導體的波動與錯誤。
近期，來自韓國基礎科學研究所的研究團隊取得了一項有趣的突破，有可能反過來利用在半導體內所發現的這種電報躁聲。
橫向器件中的高接觸電阻通常會限制固有量子態的表現，並進一步降低半導體器件的性能。為了克服這些限制，研究人員通過在頂部和底部石墨烯電極之間夾入幾層V-WSe 2（一種磁性材料）來引入垂直磁隧道結器件。該器件能夠表現出磁漲落等固有量子態現象，並實現高振幅RTN信號。
通過使用這些設備進行電阻測量實驗，研究人員觀察到 RTN 在明確定義的兩個穩定狀態之間的振幅高達80%。在雙穩態下，通過磁域之間的層內和層間耦合之間的競爭，研究團隊只需要改變電壓極性及可切換RTN的雙穩態電磁狀態。
這令人興奮的發現為磁性半導體的應用奠定了良好的基礎，並在自旋電子學中提供了磁開關能力。「這是從磁性半導體的大電阻波動中觀察雙穩態磁態的第一步，並通過自旋電子學中的簡單電壓極性，提供操控躁聲的磁開關能力。」
資料來源:TechXplore
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