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【台北訊】國立成功大學物理學系陳則銘副教授所領導的團隊成功開發出次世代電晶體，名為「自旋電晶體（spin field-effect transistor）」，藉由電子自旋的特性，顛覆傳統電晶體運作方式， 解決當前電晶體發展所遭遇的瓶頸。這項研究成果勢必成為下一輪資訊革命新突破，為未來生活科技帶來嶄新的願景。
該篇研究論文“All-electric all-semiconductor spin field-effect transistor”發表於2015年1月頂級期刊-Nature Nanotechnology（自然奈米科技）。不僅獲得該期刊撰寫專文特別報導介紹，並在期刊封面被特別選出為當月份之亮點研究。該期刊為全世界所有奈米科技相關領域中最重要的研究期刊。其影響因子（impact factor，為評斷期刊重要性及影響力的指標）為33.265，比一般國人較為熟知的指標性期刊Science的31.477還高。最難能可貴的，執行該研究論文的第一作者莊博任、何昇晉兩人，均為成大培育出來的碩士生。
成大於2月5日於台北舉行記者會，校長蘇慧貞率理學院院長柯文峰、物理學系主任蔡錦俊 教授、陳家駒 教授、陳則銘副教授、學生莊博任、何昇晉，向外界宣布這此一重大研究成果。
現行的線上訂票系統、網路銀行、信用卡、手機、電腦，生活中所有大小事都和「電晶體」脫離不了關係。此外，人類科技發展舉凡太空科技、基因解密、生物醫療…等，也都需要強大的電腦運算能力來協助。美國Intel、韓國三星、台灣台積電等半導體龍頭，皆重金投資研發體積小、速度快、效能高的電晶體。而主導數位邏輯0和1運算功能的電晶體，目前正由20奈米縮小為14/16奈米。傳統研發概念主要是縮小電晶體體積，並加速其運算速度，然而無論製程的技術如何突破，電晶體因量子效應的侷限是不可能小過於5奈米。換句話說，若在未來10年內沒有革命性的電晶體被研發出來，相關科技產業將停頓不前。
為解決此問題，早在20多年前，有科學家提出一種新型態的電晶體模型，稱之為「自旋電晶體
(spin field-effect transistor) 」，此概念普遍被認為能取代現行已運行半世紀之久的電晶體架構，而成為未來整個半導體電子產業核心的重大發明，也因此被國際知名的Nature雜誌選為近百年來科學發展重大里程碑之一。但在全世界許多科學家多年的努力下，仍無法將理想具體實踐。而陳則銘副教授團隊僅僅用一年的時間，即跳脫傳統自旋電晶體需「電」和「磁」共同結合的概念框架，以創新的思維成功研發出未來電晶體的模型架構，突破多年來科學家無法把理想具體實踐的困境，成為未來半導體產業發展的先鋒。
成功大學物理系陳則銘副教授所領導的團隊成功開發出新型態的自旋電晶體，
提出利用量子接觸點（quantum point contacts）來取代原先概念中的鐵磁性材料，並運用改變電壓來操控自旋電子的方向。此方法不僅具體實踐了自旋電晶體此一重要概念，而不需「磁」即可運作的「全電」特性更能有效的與積體電路結合。
陳則銘副教授長期投入奈米領域中「自旋電晶體」的研究，此構想在他腦中醞釀超過五年時間，2012年起協同碩士生莊博任、何昇晉、陳錦宏、范儒鈞等人開始逐步執行，最後順利完成此項科學的壯舉。
據了解，此研究由陳則銘副教授團隊在成功大學進行完成，對此新型態自旋電晶體的設計與開發，以及整體實驗研究設計、量測、數據分析、基本理論模擬、撰寫研究論文等等均由成大團隊獨立完成，而樣品則委託英國團隊幫忙代工製作。對於自旋電晶體的研發成功，陳則銘副教授覺得很開心。他說，未來科幻電影中的情節都有可能成真，運算速度將遠超過目前電腦的千倍、萬倍以上，將來資訊業將大大改寫歷史。
可以預期，自旋電晶體將改變運算速度的侷限，為人類生活帶來更便利、更有效率的契機。對半導體產業而言，這是令人為之一振的信息！新型態自旋電晶體登上Nature
Nanotechnology（自然奈米科技）科學期刊，除了概念創新外也在技術上有所突破。該項發明已於2014年6月申請台灣專利，目前佈局美國、韓國專利。
關鍵數據 Highlights
◎
Nature
Nanotechnology（自然奈米科技）：
此期刊於2013年的影響因子(impact
factor)為33.265，而連續5年的為38.586。Science 2013年的影響因子(impact
factor)為31.477，連續5年的影響因子(impact factor)為34.463，顯見「自然奈米科技」為奈米科學類第一名，勝過Science。
新聞相關重點：
1.
Nature Nanotechnology為全世界所有奈米科技相關領域中最重要的研究期刊。其影響因子（impact
factor，為評斷期刊重要性及影響力的指標）比一般國人較為熟知的指標性期刊Science還高。
2.
目前，已運行超過半個世紀的傳統電晶體在台積電與韓國三星相互競爭努力下，已逐漸從20奈米縮小到14/16奈米。無論製程的技術如何研發突破，量子效應都確確實實地限制了傳統電晶體的極限，而5奈米廣泛被視為最小極限。換句話說，10年內若沒有革命性的下世代電晶體被研發出來，所有相關科技產業將停頓不前。
3.
「自旋電晶體」此一全新概念被廣泛認為能在未來取代已運行半世紀之久的「傳統電晶體」而主導整個數位科技產業。也因此，被Nature雜誌選為近百年來科學發展重大里程碑之一。但此概念從1990年被提出，然而在全世界許多科學家多年的努力下，仍無法將理想具體實踐。不過，成大團隊以創新的思維成功研發出「自旋電晶體」，成功突破多年來科學家無法把理想具體實踐的困境，將為未來電腦資訊產業帶來新革命。
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