La prueba de concepto demuestra que los electrones se mueven más rápido en el estaño de germanio que en el silicio o el germanio

02 de junio de 2023 (Noticias de Nanowerk) Los científicos investigadores de CEA-Leti han demostrado que los electrones y otros portadores de carga pueden moverse más rápido en el estaño de germanio que en el silicio o el germanio, lo que permite voltajes de operación más bajos y huellas más pequeñas en dispositivos verticales que planos. Este avance de prueba de concepto significa que los transistores verticales hechos de germanio estaño son candidatos prometedores para futuros chips de bajo consumo y alto rendimiento y posiblemente computadoras cuánticas. germanio-estaño transistores exhibir una movilidad de electrones que es 2.5 veces mayor que un transistor comparable hecho de germanio puro. Por lo demás, GeSn es compatible con los existentes proceso CMOS para la fabricación de chips. Debido a que el germanio y el estaño provienen del mismo grupo de la tabla periódica que el silicio, estos transistores podrían integrarse directamente en chips de silicio convencionales con líneas de producción existentes. Un artículo publicado recientemente en Ingeniería de Comunicaciones ("MOSFET de nanocable GeSn verticales para CMOS más allá del silicio") señala que “las aleaciones de GeSn ofrecen una banda prohibida de energía sintonizable al variar el contenido de Sn y las compensaciones de banda ajustables en heteroestructuras epitaxiales con Ge y SiGe. De hecho, un informe reciente ha demostrado que el uso de Ge0.92Sn0.08 como fuente en la parte superior de los nanocables de Ge (NW) mejora el rendimiento del p-MOSFET”. Micrografía electrónica del transistor de germanio-estaño: el diseño sigue una geometría de nanocables 3D que también se utiliza en la última generación de procesadores informáticos. (Imagen: Forschungszentrum Jülich) “Además de sus propiedades electroópticas sin precedentes, una de las principales ventajas de los binarios de GeSn es que también se pueden cultivar en los mismos reactores de epitaxia que las aleaciones de Si y SiGe, lo que permite una plataforma de semiconductores optoelectrónicos de todo el grupo IV. que se pueden integrar monolíticamente en Si”, informa el artículo. Esa investigación del proyecto incluyó contribuciones de varias organizaciones además de CEA-Leti, que entregó las pilas epitaxiales. La epitaxia se realiza sobre una plantilla muy ordenada, un sustrato de silicio, con una estructura cristalina muy precisa. Al cambiar el material, CEA-Leti duplicó su estructura cristalina de diamante en las capas que colocó encima. “La epitaxia es el arte de hacer multicapas mediante la duplicación de la estructura original y se realiza a baja temperatura con precursores gaseosos en un reactor de deposición química de vapor (CVD)”, dijo Jean-Michel Hartmann, miembro de CEA y líder del equipo, grupo- IV epitaxia en CEA-Leti. Depositar este tipo de pila y dominar el crecimiento de la capa epitaxial es un paso extremadamente complejo en un flujo de proceso que requiere cilindros estampados y deposición de pila de compuerta conformada; en resumen, fabricar el dispositivo completo. CEA-Leti, uno de los pocos RTO a nivel mundial que es capaz de depositar pilas de Ge/GeSn dopadas in situ tan complejas, realizó esa parte de la investigación conjunta informada en el documento. “La colaboración demostró el potencial de GeSn de banda prohibida baja para transistores avanzados con propiedades eléctricas interesantes, como altas movilidades de portadores en el canal, bajos voltajes operativos y una huella más pequeña”, explicó Hartmann, coautor del artículo. “La industrialización aún está lejos. Estamos avanzando en el estado del arte y mostrando el potencial del germanio estaño como material de canal”. El trabajo también incluyó a científicos de ForschungsZentrum Jülich, Alemania; la Universidad de Leeds, Reino Unido; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Frankfurt (Oder), Alemania, y RWTH Aachen University, Alemania.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63102.php