Proof of concept demonstrerer, at elektroner bevæger sig hurtigere i germaniumtin end i silicium eller germanium

Proof of concept demonstrerer, at elektroner bevæger sig hurtigere i germaniumtin end i silicium eller germanium

Tidsstempel: 2. juni 2023 kl. 11
Kildeknude: 2695095
02. juni 2023 (Nanowerk nyheder) CEA-Leti-forskere har påvist, at elektroner og andre ladningsbærere kan bevæge sig hurtigere i germaniumtin end i silicium eller germanium, hvilket muliggør lavere driftsspændinger og mindre fodspor i lodrette end i plane enheder. Dette proof-of-concept-gennembrud betyder, at vertikale transistorer lavet af germaniumtin er lovende kandidater til fremtidige lav-effekt, højtydende chips og muligvis kvantecomputere. Germanium-tin transistorer udviser en elektronmobilitet, der er 2.5 gange højere end en sammenlignelig transistor lavet af rent germanium. GeSn er ellers kompatibel med det eksisterende CMOS proces til spånfremstilling. Fordi germanium og tin kommer fra den samme periodiske tabelgruppe som silicium, kunne disse transistorer integreres direkte i konventionelle siliciumchips med eksisterende produktionslinjer. Et nyligt udgivet papir i Kommunikationsteknologi ("Vertikale GeSn nanowire MOSFET'er til CMOS ud over silicium") bemærker, at "GeSn-legeringer tilbyder et afstembart energibåndgab ved at variere Sn-indholdet og justerbare båndforskydninger i epitaksiale heterostrukturer med Ge og SiGe. Faktisk har en nylig rapport vist, at brugen af ​​Ge0.92Sn0.08 som kilde oven på Ge nanotråde (NW'er) forbedrer p-MOSFET-ydeevnen." Elektronmikrofotografi af en germanium-tin transistor Elektronmikrograf af germanium-tin-transistoren: Designet følger en 3D nanotrådsgeometri, der også bruges i den seneste generation af computerprocessorer. (Billede: Forschungszentrum Jülich) "Ud over deres hidtil usete elektro-optiske egenskaber er en stor fordel ved GeSn binære filer også, at de kan dyrkes i de samme epitaksereaktorer som Si- og SiGe-legeringer, hvilket muliggør en optoelektronisk halvlederplatform for alle grupper, der kan integreres monolitisk på Si,« skriver avisen. Denne projektforskning omfattede bidrag fra flere organisationer ud over CEA-Leti, som leverede de epitaksiale stakke. Epitaksi udføres på en meget ordnet skabelon, et siliciumsubstrat, med en meget præcis krystalstruktur. Ved at ændre materialet duplikerede CEA-Leti sin diamantkrystallinske struktur i de lag, den lagde ovenpå. "Epitaxy er kunsten at lave flere lag ved at duplikere den oprindelige struktur og udføres ved lav temperatur med gasformige forstadier i en kemisk dampaflejringsreaktor (CVD), siger Jean-Michel Hartmann, en CEA Fellow og teamleder, gruppe- IV epitaksi ved CEA-Leti. At deponere denne form for stak og mestre væksten i epitaksiallaget er et ekstremt komplekst trin i et procesflow, der kræver mønstrede cylindre og konform gate-stakaflejring – kort sagt, fremstilling af hele enheden. CEA-Leti, en af ​​de få RTO'er globalt, der er i stand til at deponere sådanne komplekse in-situ dopede Ge/GeSn stakke, udførte den del af den fælles forskning, der er rapporteret i papiret. "Samarbejdet demonstrerede potentialet af GeSn med lavt båndgab for avancerede transistorer med interessante elektriske egenskaber, såsom høje bærebølger i kanalen, lave driftsspændinger og et mindre fodaftryk," forklarede Hartmann, en medforfatter af papiret. »Industrialiseringen er stadig langt væk. Vi går videre med det nyeste og viser potentialet i germaniumtin som kanalmateriale." Arbejdet omfattede også videnskabsmænd fra ForschungsZentrum Jülich, Tyskland; University of Leeds, Storbritannien; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Frankfurt (Oder), Tyskland, og RWTH Aachen University, Tyskland.

Tidsstempel:

Mere fra Nanoværk