大家都知道，電晶體是積體電路的基本單元，也是現今時代不可或缺的元件之一。電晶體能夠調控由電子或電洞等載子形成電流的大小，通常載子與周圍環境處於熱平衡狀態，稱為「穩態」；但透過電場加速等方法，可以提升載子的能量，使其成為「熱載子」。

如果能夠有效操控這種高能量的熱載子，並提高其濃度，將有望進一步提升電晶體的速度和功能。

近日，中國科學院金屬研究所透過使用石墨烯等材料，發明了一種「受激發射」新型熱載子生成機制，並建構了「熱發射極」晶體管，得到了一種既可以降低功耗又具有「負電阻」功能的電晶體，可望用於設計整合度更高、功能更豐富的積體電路。

據了解，此次研究成果新型電晶體由兩個耦合的「石墨烯/鍺」肖特基結組成。

載子由石墨烯基極注入，隨後擴散到發射極，並激發出受電場加熱的載子，導致電流急劇增加。

這項設計實現了低於1 mV/dec的亞閾值擺幅，突破了傳統電晶體的玻爾茲曼極限（60 mV/dec）。

此外，此電晶體在室溫下也表現出峰谷電流比超過100的負微分電阻，展現出其在多值邏輯計算中的應用潛力。

該工作開闢了晶體管元件研究的新領域，為熱載流子電晶體家族增添了新成員，並有望推動其在未來低功耗、多功能積體電路中廣泛應用。