独立行政机构国立产业技术综合研究所[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）纳米电子研究部[研究总监 Masatake Kanamaru] 硅纳米器件组 Yukinori Morita 首席研究员和协作研究单元绿色纳米电子中心协作研究单元 Tsuki 等人。演示了采用新结构的合成电场隧道 FET 的运行。
隧道场效应晶体管（tunnel FET）用于电子隧道效应二手晶体管原则上场效应晶体管 (MOSFET)限制的低电压来打开和关闭，因此有望降低功耗。然而，流过它们的电流比MOSFET小，这在实际应用中一直是一个问题。采用这种新结构的隧道 FET 的新结构允许在给定的栅极电压下施加更强的电场。频道采用电极结构，获得了传统隧道FET的10至100倍的工作电流。集成电路（LSI）的功耗
有关该技术的详细信息，请参阅2013年6月11日至13日在京都府京都市举行的国际会议“VLSI技术研讨会”（2013）。超大规模集成电路技术研讨会宣布）。
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| 新开发的具有新结构的隧道FET横截面的透射电子显微镜图像 |
随着便携式信息终端、高性能计算机等电子信息设备的普及以及处理信息量的增加，能源消耗也在增加。社会需要降低电子信息设备的功耗，但构成当前电子电路的场效应晶体管（MOSFET）的功耗降低已接近其理论极限。
为了克服这一限制，隧道 FET 作为与 MOSFET 工作原理不同的元件而受到关注。原则上，隧道 FET 可以在超过 MOSFET 极限的低电压下导通和关断，因此预计它们将用于降低电子电路的功耗。
绿色纳米电子中心 (GNC) 是一个合作研究机构，成立于 2010 年 4 月，旨在实施内阁府和日本学术振兴会运营的尖端研究与开发支持计划 (FIRST) 选定的项目。它由五家公司（富士通株式会社、东芝株式会社、日立株式会社、瑞萨电子株式会社和爱发科株式会社）借调的研究人员和日本产业技术研究所的研究人员组成。自2011财年以来，GNC一直在开发隧道FET和元件操作模型，目标是将传统LSI的功耗降低1/10至1/100。这项研究和开发得到了高级研究和开发支持计划（FIRST）项目“绿色纳米电子核心技术的开发”（首席研究员：横山直树）的支持。
在隧道FET中，当栅极电压施加到栅极时，分隔源极和沟道的势垒由于电场的影响而变薄，电子由于隧道效应而穿过势垒，导致电流流过晶体管。该原理允许在比传统 MOSFET 更低的电压下接通和关断电流。换句话说，由于开关陡峭，因此可以构建可在较低电压下运行的低功耗电子电路（图 1）。
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| 图1隧道FET工作原理和工作电压降低 |
然而，由于隧道FET利用隧道效应，所以存在流过的电流比MOSFET小的问题。为了有效地获得大电流，向隧道结施加更强的电场很重要。需要大栅极电压来施加强电场，但需要在较低电压下工作以降低功耗。因此，我们决定使用新的沟道和电极结构，使我们能够在相同的栅极电压下获得更强的电场。
图2(c)和(d)是新制作的隧道FET的示意图。在具有高杂质注入的源极顶部非常薄不含兴奋剂频道外延生长处理后，将栅电极放置在两层沟道周围以创建三维晶体管。如图 2 (a) 和 (b) 所示，传统的隧道 FET 设计为仅通过与栅电极电场垂直 (a) 或平行 (b) 的电场的作用来接通和关断电流。相比之下，新开发的结构通过在三维处理的沟道侧壁上的高掺杂源与非掺杂沟道层之间的界面处重叠垂直和水平电场，允许施加比以前更强的电场。这种新结构的隧道FET被称为“合成电场隧道FET（合成电场隧道 FET：SE-TFET)''
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| 图2 传统结构与新型结构隧道FET对比 |
图 3 显示了传统隧道 FET 和新开发的合成电场隧道 FET 的栅极电压和由此产生的漏极电流之间的关系。合成电场隧道 FET 的漏极电流比传统隧道 FET 高 10 至 100 倍。通过减小外延层的厚度和沟道的宽度，可以向隧道结施加更强的电场，从而使器件小型化以提高性能。此外，虽然本研究中使用的合成电场隧道FET使用硅（Si），但本结构对于使用性能超过Si的器件材料锗或砷化铟镓等化合物半导体的隧道FET也有效。随着未来的小型化和材料的进步，性能有望进一步提高。
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| 图3 传统结构和新结构隧道FET的漏极电流 |
持续优化工艺，实现低电压CMOS瞄准运动。此外，通过进一步小型化，我们的目标是实现大大超过现有隧道 FET 的性能，并进一步降低工作电压。通过结合实验、模拟和电路操作模型，我们还将阐明应用于 CMOS 电路时的电源电压降低效果。