La prova del concetto dimostra che gli elettroni si muovono più velocemente nello stagno di germanio che nel silicio o nel germanio

La prova del concetto dimostra che gli elettroni si muovono più velocemente nello stagno di germanio che nel silicio o nel germanio

Timestamp: 2 giugno 2023 11:33
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02 giugno 2023 (Notizie Nanowerk) Gli scienziati ricercatori del CEA-Leti hanno dimostrato che gli elettroni e altri portatori di carica possono muoversi più velocemente nello stagno di germanio che nel silicio o nel germanio, consentendo tensioni di funzionamento inferiori e ingombri più piccoli nei dispositivi verticali rispetto a quelli planari. Questa svolta dimostrativa fa sì che i transistor verticali realizzati in stagno di germanio siano candidati promettenti per futuri chip a basso consumo e ad alte prestazioni e possibilmente per computer quantistici. Germanio-stagno transistor presentano una mobilità elettronica 2.5 volte superiore a quella di un transistor paragonabile in puro germanio. GeSn è altrimenti compatibile con l'esistente Processo CMOS per la fabbricazione di chip. Poiché il germanio e lo stagno provengono dallo stesso gruppo della tavola periodica del silicio, questi transistor potrebbero essere integrati direttamente nei tradizionali chip di silicio con le linee di produzione esistenti. Un articolo recentemente pubblicato in Ingegneria delle comunicazioni (“MOSFET verticali a nanofili GeSn per CMOS oltre il silicio”) rileva che "le leghe di GeSn offrono un bandgap energetico regolabile variando il contenuto di Sn e offset di banda regolabili nelle eterostrutture epitassiali con Ge e SiGe. Infatti, un recente rapporto ha dimostrato che l'uso di Ge0.92Sn0.08 come sorgente in cima ai nanofili Ge (NW) migliora le prestazioni del p-MOSFET. Micrografia elettronica di un transistor al germanio-stagno Micrografia elettronica del transistor germanio-stagno: il design segue una geometria di nanofili 3D utilizzata anche nei processori per computer di ultima generazione. (Immagine: Forschungszentrum Jülich) “Oltre alle loro proprietà elettro-ottiche senza precedenti, un grande vantaggio dei binari GeSn è anche che possono essere coltivati ​​negli stessi reattori epitassiaci delle leghe Si e SiGe, consentendo una piattaforma di semiconduttori optoelettronici di tutto il gruppo IV che può essere integrato monoliticamente su Si”, riporta il documento. La ricerca del progetto comprendeva contributi di diverse organizzazioni oltre a CEA-Leti, che ha fornito gli stack epitassiali. L'epitassia viene effettuata su uno stampo molto ordinato, un substrato di silicio, con una struttura cristallina molto precisa. Cambiando il materiale, CEA-Leti ha duplicato la sua struttura cristallina del diamante negli strati sovrapposti. "L'epitassia è l'arte di creare multistrati duplicando la struttura originale e viene eseguita a bassa temperatura con precursori gassosi in un reattore di deposizione chimica in fase vapore (CVD)", ha affermato Jean-Michel Hartmann, membro del CEA e leader del gruppo, IV epitassia al CEA-Leti. Depositare questo tipo di stack e gestire la crescita dello strato epitassiale è un passaggio estremamente complesso in un flusso di processo che richiede cilindri modellati e deposizione di stack di gate conformi: in breve, la produzione dell'intero dispositivo. CEA-Leti, uno dei pochi RTO a livello globale in grado di depositare tali complessi stack di Ge/GeSn drogati in situ, ha eseguito quella parte della ricerca congiunta riportata nel documento. "La collaborazione ha dimostrato il potenziale del GeSn a basso gap di banda per transistor avanzati con proprietà elettriche interessanti, come elevata mobilità dei portatori nel canale, basse tensioni operative e un ingombro ridotto", ha spiegato Hartmann, coautore dell'articolo. “L’industrializzazione è ancora lontana. Stiamo facendo progressi nello stato dell’arte e mostrando il potenziale dello stagno germanio come materiale di canale”. Il lavoro ha coinvolto anche scienziati del ForschungsZentrum Jülich, Germania; l'Università di Leeds, Regno Unito; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Francoforte (Oder), Germania, e RWTH Aachen University, Germania.

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