2010年，愛爾蘭 Tyndall 國家研究所的J.P.Colinge 等人成功研制了三柵無結(jié)場效應(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結(jié)場效應(yīng)晶體管的熱潮，每年的國際電子器件會議（IEDM）及 IEEE 雜志均有該器件的研究報道。Intel公司也對無結(jié)場效應(yīng)晶體管表現(xiàn)出強烈的興趣。

2011年，新加坡IME的P.Singh等人研制成功圓柱體全包圍柵無結(jié)場效應(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驗了一種 SOI平面結(jié)構(gòu)無結(jié)場效應(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，器件的性能進一步得到改善。這是由于降低了遠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)，肖德元對其早期提出的圓柱體全包圍柵無結(jié)場效應(yīng)晶體管器件結(jié)構(gòu)進行了改進，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)高溫無限表面源擴散，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，器件的性能可以進一步得到改善。

其實人類歷史上提出的第一個固態(tài)晶體管是無結(jié)場效應(yīng)晶體管（JunctionlessTransistor）。1928年，Julius Edgar Lilienfeld 申請了一個名為“一種控制電流的器件”的美國專利（專利號 1900018）。Lilienfeld 在他的歷史性專利中第一次描述了場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor,FET）概念，很像現(xiàn)代的JFET器件。在他的設(shè)計中提出了一個三端器件，如圖1.17所示，按照現(xiàn)代的說法，從硫化銅源極到漏極的電流由來自鋁金屬柵的電場所控制，金屬柵與硫化銅溝道由氧化鋁柵介質(zhì)材料隔離開來。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無限大。在硫化銅薄膜上開一個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，第一個晶體管就是一個無結(jié)場效應(yīng)器件，很遺憾，Lilienfeld 從來也沒有發(fā)表任何關(guān)于這種器件的研究文章。限于當時有限的半導(dǎo)體知識及技術(shù)條件，人們還不能制作出這種正常工作的無結(jié)場效應(yīng)器件，USP1900018 專利被掩埋在歷史長河中，幾乎被人遺忘，直到2012年，該原型器件才由Shinji 等人制作出來。器件的柵長只有3nm，如圖1.18所示，卻有不俗的性能表現(xiàn)。