为进一步提高器件性能,降低漏电流,⒛12年,IBM的研究人员提出并实验了一种Ⅸ)I平面结构无结场效应晶体管,其沟道掺杂浓度采用梯度分布,由表及里浓度逐渐降低, M24C04-WMN6TP件的性能进一步得到改善。这是由于降低了远离栅极沟道部分的掺杂浓度,使其载流子容易 耗尽,可以大大降低器件关态漏电流。

   受IBM研究人员的启发,肖德元对其早期提出的圆柱体全包围栅无结场效应晶体管器件结构进行了改进,其圆柱体沟道掺杂浓度采用梯度浓度分布,由圆柱体表面至中心浓度逐渐降低。制造工艺并不复杂,在圆柱体沟道表面沉积一层磷掺杂或者硼掺杂的二氧化硅牺牲层,经高温无限表面源扩散,在圆柱体沟道内就可以形成梯度掺杂浓度分布,之后再去除二氧化硅牺牲层。器件模拟结果表示,器件的性能可以进一步得到改善。

   场效应晶体管垂直沟道方向剖面结构示意图其实人类历史上提出的第一个固态晶体管是无结场效应晶体管(JunctionlessTransistor)。1928年,Julius Edgar I'ilienfeld申请了一个名为“一种控制电流的器件”的美国专利(专利号1900018)[δ5]。I'ilienfeld在他的历史性专利中第一次描述了场效应晶体管

(neld Effect Transistor,FET)概念,很像现代的JFET器件。在他的设计中提出了一个三端器件,按照现代的说法,从硫化铜(12)源极(14)到漏极(15)的电流由来自铝金属栅(10)的电场所控制,金属栅与硫化铜沟道由氧化铝栅介质材料(11)隔离开来。施加于栅极电压使得硫化铜薄膜的载流子被耗尽,从而调节其电导率。理想情况下,应该可以完全耗尽掉硫化铜薄膜里的载流子,在这种情况下,器件沟道电阻变成准无限大。在硫化铜 薄膜(12)上开一个V形沟槽(13)有助于在此处将硫化铜薄膜里的载流子耗尽掉,使器件更容易关闭。因此,在一定意义上可以说,第一个晶体管就是一个无结场效应器件,很遗憾,I'ilienfeld从来也没有发表任何关于这种器件的研究文章。限于当时有限的半导体知识及技术条件,人们还不能制作出这种正常工作的无结场效应器件,USP1900018专利被掩埋在历史长河中,几乎被人遗忘,直到2012年,该原型器件才由Shi句i等人制作出来。