Proof of concept viser at elektroner beveger seg raskere i germaniumtinn enn i silisium eller germanium

Proof of concept viser at elektroner beveger seg raskere i germaniumtinn enn i silisium eller germanium

Tidsstempel: 2. juni 2023 11:33
Kilde node: 2695095
02. juni 2023 (Nanowerk Nyheter) CEA-Leti-forskere har vist at elektroner og andre ladningsbærere kan bevege seg raskere i germaniumtinn enn i silisium eller germanium, noe som muliggjør lavere driftsspenninger og mindre fotavtrykk i vertikale enn i plane enheter. Dette proof-of-concept-gjennombruddet betyr at vertikale transistorer laget av germaniumtinn er lovende kandidater for fremtidige laveffektsbrikker med høy ytelse og muligens kvantedatamaskiner. Germanium – tinn transistorer viser en elektronmobilitet som er 2.5 ganger høyere enn en sammenlignbar transistor laget av rent germanium. GeSn er ellers kompatibel med eksisterende CMOS-prosess for sponfremstilling. Fordi germanium og tinn kommer fra samme periodiske systemgruppe som silisium, kan disse transistorene integreres direkte i konvensjonelle silisiumbrikker med eksisterende produksjonslinjer. En nylig publisert artikkel i Kommunikasjonsteknologi ("Vertikale GeSn nanotråd MOSFETs for CMOS utover silisium") bemerker at "GeSn-legeringer tilbyr et justerbart energibåndgap ved å variere Sn-innholdet og justerbare båndforskyvninger i epitaksiale heterostrukturer med Ge og SiGe. Faktisk har en fersk rapport vist at bruken av Ge0.92Sn0.08 som kilde på toppen av Ge nanotråder (NWs) forbedrer p-MOSFET-ytelsene." Elektronmikrofotografi av en germanium-tinntransistor Elektronmikrofotografi av germanium-tinntransistoren: Designet følger en 3D nanotrådgeometri som også brukes i siste generasjon dataprosessorer. (Bilde: Forschungszentrum Jülich) "I tillegg til deres enestående elektro-optiske egenskaper, er en stor fordel med GeSn-binære filer også at de kan dyrkes i de samme epitaksereaktorene som Si- og SiGe-legeringer, noe som muliggjør en optoelektronisk halvlederplattform for alle grupper IV. som kan integreres monolittisk på Si,» skriver avisen. Denne prosjektforskningen inkluderte bidrag fra flere organisasjoner i tillegg til CEA-Leti, som leverte epitaksialstablene. Epitaksi utføres på en veldig ordnet mal, et silisiumsubstrat, med en meget presis krystallstruktur. Ved å endre materialet dupliserte CEA-Leti sin diamantkrystallstruktur i lagene den la på toppen. "Epitaksi er kunsten å lage flerlag ved å duplisere den opprinnelige strukturen og utføres ved lav temperatur med gassformige forløpere i en kjemisk dampavsetning (CVD) reaktor," sa Jean-Michel Hartmann, en CEA-stipendiat og teamleder, gruppe- IV epitaksi ved CEA-Leti. Å deponere denne typen stabel og mestre veksten av epitaksiallaget er et ekstremt komplekst trinn i en prosessflyt som krever mønstrede sylindre og konform portstabelavsetning – kort sagt, produksjon av hele enheten. CEA-Leti, en av få RTOer globalt som er i stand til å deponere slike komplekse in-situ dopede Ge/GeSn-stabler, utførte den delen av den felles forskningen som er rapportert i artikkelen. "Samarbeidet demonstrerte potensialet til GeSn med lavt båndgap for avanserte transistorer med interessante elektriske egenskaper, som høye bærermobiliteter i kanalen, lave driftsspenninger og et mindre fotavtrykk," forklarte Hartmann, en medforfatter av artikkelen. «Industrialisering er fortsatt langt unna. Vi avanserer på toppmoderne og viser potensialet til germaniumtinn som kanalmateriale.» Arbeidet inkluderte også forskere fra ForschungsZentrum Jülich, Tyskland; University of Leeds, Storbritannia; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Frankfurt (Oder), Tyskland, og RWTH Aachen University, Tyskland.

Tidstempel:

Mer fra Nanowerk