La preuve de concept démontre que les électrons se déplacent plus rapidement dans l'étain germanium que dans le silicium ou le germanium

02 juin 2023 (Actualités Nanowerk) Les chercheurs du CEA-Leti ont démontré que les électrons et autres porteurs de charge peuvent se déplacer plus rapidement dans l'étain germanium que dans le silicium ou le germanium, ce qui permet des tensions de fonctionnement plus faibles et des empreintes plus petites dans les dispositifs verticaux que dans les dispositifs planaires. Cette percée de validation de principe signifie que les transistors verticaux en étain germanium sont des candidats prometteurs pour les futures puces à faible consommation et hautes performances et éventuellement pour les ordinateurs quantiques. Germanium-étain transistors présentent une mobilité électronique 2.5 fois supérieure à celle d'un transistor comparable en germanium pur. GeSn est par ailleurs compatible avec l'existant Processus CMOS pour la fabrication de puces. Étant donné que le germanium et l’étain proviennent du même groupe du tableau périodique que le silicium, ces transistors pourraient être intégrés directement dans les puces de silicium conventionnelles des lignes de production existantes. Un article récemment publié dans Ingénierie des communications (« MOSFET à nanofils GeSn verticaux pour CMOS au-delà du silicium ») note que « les alliages GeSn offrent une bande interdite d'énergie réglable en faisant varier la teneur en Sn et des décalages de bande réglables dans les hétérostructures épitaxiales avec Ge et SiGe. En fait, un rapport récent a montré que l'utilisation de Ge0.92Sn0.08 comme source au-dessus des nanofils Ge (NW) améliore les performances du p-MOSFET. Micrographie électronique du transistor germanium-étain : la conception suit une géométrie de nanofils 3D qui est également utilisée dans la dernière génération de processeurs informatiques. (Image : Forschungszentrum Jülich) "En plus de leurs propriétés électro-optiques sans précédent, un avantage majeur des binaires GeSn est également qu'ils peuvent être cultivés dans les mêmes réacteurs d'épitaxie que les alliages Si et SiGe, permettant ainsi une plate-forme de semi-conducteurs optoélectroniques de tout groupe IV qui peut être intégrée de manière monolithique sur Oui », rapporte le journal. Ce projet de recherche a bénéficié des contributions de plusieurs organismes outre le CEA-Leti, qui a livré les piles épitaxiales. L'épitaxie est réalisée sur un gabarit très ordonné, un substrat de silicium, avec une structure cristalline très précise. En changeant de matériau, le CEA-Leti a dupliqué sa structure cristalline de diamant dans les couches superposées. "L'épitaxie est l'art de réaliser des multicouches en dupliquant la structure originale et est réalisée à basse température avec des précurseurs gazeux dans un réacteur de dépôt chimique en phase vapeur (CVD)," a déclaré Jean-Michel Hartmann, chercheur au CEA et chef d'équipe, groupe- Épitaxie IV au CEA-Leti. Le dépôt de ce type d'empilement et la maîtrise de la croissance de la couche épitaxiale constituent une étape extrêmement complexe dans un flux de processus nécessitant des cylindres à motifs et un dépôt d'empilement de portes conforme – en bref, la fabrication de l'ensemble du dispositif. Le CEA-Leti, l'un des rares RTO au monde capables de déposer des empilements Ge/GeSn dopés in situ aussi complexes, a réalisé cette partie de la recherche conjointe rapportée dans l'article. "La collaboration a démontré le potentiel du GeSn à faible bande interdite pour des transistors avancés dotés de propriétés électriques intéressantes, telles qu'une mobilité élevée des porteurs dans le canal, de faibles tensions de fonctionnement et un encombrement réduit", a expliqué Hartmann, co-auteur de l'article. « L’industrialisation est encore loin. Nous progressons sur l’état de l’art et montrons le potentiel de l’étain germanium comme matériau de canal. Les travaux comprenaient également des scientifiques du ForschungsZentrum Jülich, en Allemagne ; l'Université de Leeds, Royaume-Uni ; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Francfort (Oder), Allemagne, et Université RWTH Aix-la-Chapelle, Allemagne.

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