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陳千惠／撰文

 

　　以砷化鎵半導體為主的MOSFET（金屬氧化物半導體場效電晶體），可以用於電腦微處理器、手機等，其運算速度及效能比起當今最好的矽晶片還要快上數倍，目前國際大廠、大型研究機構與一流大學都已積極展開佈局，將其納入研發藍圖中。清華大學奈米材料中心主任洪銘輝教授與郭瑞年教授主持的團隊，近期也成功地以自對準製程產生反轉通道式MOSFET，其汲極電流與轉導值皆創下了世界紀錄。

　　從1960年開始，尋求砷化鎵MOSFET是化合物半導體界追求的聖杯，但均告失敗，直到在貝爾實驗室工作的洪銘輝、郭瑞年團隊於1994年發現了由「超真空多腔體分子束磊晶系統」來製造的一種氧化物，才解決30多年來科學與工程界的瓶頸。在此基礎下，1996年貝爾實驗室宣告研發出第一個反轉通道式砷化鎵MOSFET，其一系列的研究成果發現在科學（Science）等重要科學期刊以及國際電子元件會議（IEEE IEDM）發表。他們的成就不僅是化合物半導體研究的里程碑，更為Beyond Si CMOS（超越矽互補式金氧半場效電晶體）研究帶來新契機。

 

美國貝爾實驗室捐贈給兩位教授所帶回台灣，價值超過新台幣兩億元的多功能、多腔體分子束奈米磊晶系統，隨後亦增添了更多實驗設備來增強此系統的功能性。

　　2003年六月在SARS陰影竉罩下，洪、郭兩位教授帶回貝爾實驗室捐贈、價值二億多元的「超真空多腔體分子束磊晶系統」，將其所長傳承給清華學子。在過去的七年間，他們也得到了國科會奈米國家型科技計畫以及教育部拔尖計畫的大力支持，並樂意開放研究室與台灣的研究者進行合作。

　　洪教授表示，雖然將砷化鎵MOSFET的技術推向市場前，還有許多科學與技術上的極大挑戰，但是離量產的時程已不遠，各國正展開百米賽跑。「包括Intel、IBM等大廠，以及大型研究機構如歐洲的IMEC、日本的AIST都早已積極展開佈局，許多頂尖大學研究群例如MIT、Stanford、U Tokyo等也得到相當可觀的研究經費，聯合組成數個聯盟。」他指出，國際間急切地致力於發展15奈米節點後之CMOS解決方案的科學與技術，建議國內研發機構在前瞻性技術研究的投入應該要更積極。

　　洪教授與郭教授以及他們在清華的學生已完成了許多的創舉，把以前在貝爾實驗室的發現再往前推一大步。儘管面對許多的挑戰，清華的團隊仍表現卓越，其研究證明了使用三五族材料於15奈米節點以下之CMOS的可行性，並掌控了高介電質材料與砷化銦鎵之金氧半結構的最重要基本性質。

　　在清華教學是一大挑戰，洪教授希望學生從事科學研究，能夠陶醉享受於其中，事實上，他的學生表現可圈可點：有的學生碩士論文研究的品質就像國際頂尖大學博士論文一般好，有的學生論文在五年內已經被引用超過了85次，還有學生們在歐洲發表論文，當場就被IBM聘用。洪銘輝感性的說：「我真希望還有更多的學生將來會在世界頂尖的大學當教授，在國內也能夠有伯樂級的公司賞識，這樣台灣才有未來。」