2010年，愛(ài)爾蘭 Tyndall 國(guó)家研究所的J.P.Colinge 等人成功研制了三柵無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，器件結(jié)構(gòu)如圖1.15所示。從此，半導(dǎo)體界興起了一股研究無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的熱潮，每年的國(guó)際電子器件會(huì)議（IEDM）及 IEEE 雜志均有該器件的研究報(bào)道。Intel公司也對(duì)無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)出強(qiáng)烈的興趣。

2011年，新加坡IME的P.Singh等人研制成功圓柱體全包圍柵無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其器件制造工藝與前面介紹的 GAAC器件工藝非常接近。相較于傳統(tǒng)工作于反型模式的圓柱體全包圍柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該器件表現(xiàn)出更加優(yōu)異的電學(xué)性能、極低的低頻噪聲及高可靠性。

為進(jìn)一步提高器件性能，降低漏電流，2012年，IBM 的研究人員提出并實(shí)驗(yàn)了一種 SOI平面結(jié)構(gòu)無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其溝道摻雜濃度采用梯度分布，由表及里濃度逐漸降低，器件的性能進(jìn)一步得到改善。這是由于降低了遠(yuǎn)離柵極溝道部分的摻雜濃度，使其載流子容易耗盡，可以大大降低器件關(guān)態(tài)漏電流。

受IBM 研究人員的啟發(fā)，肖德元對(duì)其早期提出的圓柱體全包圍柵無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，其圓柱體溝道摻雜濃度采用梯度濃度分布，由圓柱體表面至中心濃度逐漸降低，如圖1.16所示。制造工藝并不復(fù)雜，在圓柱體溝道表面沉積一層磷摻雜或者硼摻雜的二氧化硅犧牲層，經(jīng)高溫?zé)o限表面源擴(kuò)散，在圓柱體溝道內(nèi)就可以形成梯度摻雜濃度分布，之后再去除二氧化硅犧牲層。器件模擬結(jié)果表示，器件的性能可以進(jìn)一步得到改善。

其實(shí)人類歷史上提出的第一個(gè)固態(tài)晶體管是無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JunctionlessTransistor）。1928年，Julius Edgar Lilienfeld 申請(qǐng)了一個(gè)名為“一種控制電流的器件”的美國(guó)專利（專利號(hào) 1900018）。Lilienfeld 在他的歷史性專利中第一次描述了場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor,FET）概念，很像現(xiàn)代的JFET器件。在他的設(shè)計(jì)中提出了一個(gè)三端器件，如圖1.17所示，按照現(xiàn)代的說(shuō)法，從硫化銅源極到漏極的電流由來(lái)自鋁金屬柵的電場(chǎng)所控制，金屬柵與硫化銅溝道由氧化鋁柵介質(zhì)材料隔離開(kāi)來(lái)。施加于柵極電壓使得硫化銅薄膜的載流子被耗盡，從而調(diào)節(jié)其電導(dǎo)率。理想情況下，應(yīng)該可以完全耗盡掉硫化銅薄膜里的載流子，在這種情況下，器件溝道電阻變成準(zhǔn)無(wú)限大。在硫化銅薄膜上開(kāi)一個(gè)V形溝槽有助于在此處將硫化銅薄膜里的載流子耗盡掉，使器件更容易關(guān)閉。因此，在一定意義上可以說(shuō)，第一個(gè)晶體管就是一個(gè)無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，很遺憾，Lilienfeld 從來(lái)也沒(méi)有發(fā)表任何關(guān)于這種器件的研究文章。限于當(dāng)時(shí)有限的半導(dǎo)體知識(shí)及技術(shù)條件，人們還不能制作出這種正常工作的無(wú)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，USP1900018 專利被掩埋在歷史長(zhǎng)河中，幾乎被人遺忘，直到2012年，該原型器件才由Shinji 等人制作出來(lái)。器件的柵長(zhǎng)只有3nm，如圖1.18所示，卻有不俗的性能表現(xiàn)。