極薄トランジスタが次世代省エネルギーチップを前進させる(Extremely thin transistors bring future energy-efficient chips a step closer)

2026-07-06 チャルマース工科大学

スウェーデンのチャルマース工科大学の研究チームは、将来の超低消費電力半導体の実現に向け、原子数層レベルまで薄い二次元半導体を用いた高性能トランジスタを開発した。半導体微細化が物理的限界に近づく中、二次元材料はチャネルを極薄化できるため、リーク電流を抑えつつ高いスイッチング性能を実現できる次世代材料として期待されている。しかし、接触抵抗や電流制御の難しさが実用化の障害となっていた。研究チームは、デバイス構造と電極形成技術を最適化することで、極薄チャネルでも高い電流駆動能力と優れたゲート制御性能を両立させることに成功した。これにより、トランジスタの性能とエネルギー効率が向上し、さらなる微細化にも対応可能であることを実証した。本成果は、AIやデータセンターなどで急増する計算需要に対応する省電力チップの開発を後押しするとともに、従来のシリコン技術を補完する次世代半導体デバイスや電子回路の実現に向けた重要な一歩となる。

<関連情報>

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Tara Peña,Anton E. O. Persson,Andrey Krayev,Áshildur Friðriksdóttir,Haotian Su,Yuan-Mau Lee,Young Suh Song,Kathryn Neilson,Zhepeng Zhang,Anh Tuan Hoang,Jerry A. Yang,Lauren Hoang,Shan X. Wang,Andrew J. Mannix,Paul C. McIntyre & Eric Pop
Nature Nanotechnology  Published:02 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-026-02161-w

極薄トランジスタが次世代省エネルギーチップを前進させる(Extremely thin transistors bring future energy-efficient chips a step closer)

Abstract

Nanoscale transistors demand aggressive scaling of all channel dimensions—length, width and thickness. Two-dimensional semiconductors (2DS) provide the ultimate thickness limit, yet good device performance has largely remained restricted to micrometre-wide channels. Here we report monolayer 2DS nanoribbon transistors with both n- and p-type operation, fabricated by a top-down multipatterning process that includes ‘anchored’ contacts to limit nanoribbon delamination. This approach achieves channel lengths and widths down to 25–30 nm, with minimal edge degradation confirmed through nanoscale characterization, including tip-enhanced photoluminescence. Integrated with thin high-κ gate dielectrics, the devices deliver on-state currents up to 560, 420 and 130 µA µm−1 at a drain-to-source voltage of 1 V for n-type MoS2, n-type WS2 and p-type WSe2, respectively. These results exceed prior single-gated 2DS nanoribbon reports, with WS2 improving by more than two orders of magnitude, even for normally off (enhancement-mode) operation. Overall, these findings position top-down patterned 2DS nanoribbons as promising building blocks for future nanosheet transistor architectures.

0403電子応用
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