Dowód koncepcji pokazuje, że elektrony poruszają się szybciej w cynie germanu niż w krzemie lub germanie

Dowód koncepcji pokazuje, że elektrony poruszają się szybciej w cynie germanu niż w krzemie lub germanie

Znacznik czasu: 2 czerwca 2023 11:33
Węzeł źródłowy: 2695095
02 cze 2023 (Wiadomości Nanowerk) Naukowcy z CEA-Leti wykazali, że elektrony i inne nośniki ładunku mogą poruszać się szybciej w cynie germanowej niż w krzemie lub germanie, co umożliwia stosowanie niższych napięć roboczych i mniejszych rozmiarów w pionie niż w urządzeniach płaskich. Ten przełomowy dowód słuszności koncepcji oznacza, że ​​pionowe tranzystory wykonane z cyny germanowej są obiecującymi kandydatami do przyszłych niskoenergetycznych, wysokowydajnych układów scalonych i być może komputerów kwantowych. German – cyna tranzystory wykazują ruchliwość elektronów 2.5 razy większą niż porównywalny tranzystor wykonany z czystego germanu. Poza tym GeSn jest kompatybilny z istniejącym Proces CMOS do wytwarzania chipów. Ponieważ german i cyna pochodzą z tej samej grupy układu okresowego pierwiastków co krzem, tranzystory te można zintegrować bezpośrednio z konwencjonalnymi chipami krzemowymi na istniejących liniach produkcyjnych. Niedawno opublikowany artykuł w Inżynieria komunikacji („Pionowe tranzystory MOSFET z nanoprzewodów GeSn dla CMOS poza krzemem”) zauważa, że ​​„stopy GeSn oferują przestrajalne pasmo wzbronione energii poprzez zmianę zawartości Sn i regulowane przesunięcie pasma w heterostrukturach epitaksjalnych z Ge i SiGe. W rzeczywistości niedawny raport wykazał, że użycie Ge0.92Sn0.08 jako źródło nanoprzewodów Gen (NW) poprawia wydajność p-MOSFET”. Mikrografia elektronowa tranzystora germanowo-cynowego Mikrofotografia elektronowa tranzystora germanowo-cynowego: projekt jest zgodny z geometrią nanoprzewodów 3D, która jest również wykorzystywana w procesorach komputerowych najnowszej generacji. (Zdjęcie: Forschungszentrum Jülich) „Oprócz ich niespotykanych właściwości elektrooptycznych, główną zaletą układów podwójnych GeSn jest również to, że można je hodować w tych samych reaktorach epitaksji, co stopy Si i SiGe, umożliwiając platformę półprzewodników optoelektronicznych z całej grupy IV które można monolitycznie zintegrować na Si” – czytamy w artykule. Badania w ramach tego projektu obejmowały wkład kilku organizacji oprócz CEA-Leti, która dostarczyła stosy epitaksjalne. Epitaksję przeprowadza się na bardzo uporządkowanej matrycy, podłożu krzemowym, o bardzo precyzyjnej strukturze krystalicznej. Zmieniając materiał, firma CEA-Leti powieliła jego krystaliczną strukturę diamentu w warstwach, które nałożyła na wierzch. „Epitaksja to sztuka tworzenia warstw wielowarstwowych poprzez powielanie oryginalnej struktury i jest wykonywana w niskiej temperaturze z gazowymi prekursorami w reaktorze chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD)” — powiedział Jean-Michel Hartmann, członek CEA Fellow i lider zespołu, Group- IV epitaksja w CEA-Leti. Osadzanie tego rodzaju stosu i opanowanie wzrostu warstwy epitaksjalnej jest niezwykle złożonym krokiem w przebiegu procesu, wymagającym ukształtowanych cylindrów i konforemnego osadzania stosu bramek – krótko mówiąc, wyprodukowania całego urządzenia. CEA-Leti, jedno z niewielu RTO na świecie, które jest w stanie zdeponować tak złożone stosy domieszkowane in situ Ge/GeSn, przeprowadziło część wspólnych badań opisanych w artykule. „Współpraca pokazała potencjał GeSn o niskim paśmie wzbronionym dla zaawansowanych tranzystorów o interesujących właściwościach elektrycznych, takich jak duża mobilność nośników w kanale, niskie napięcie robocze i mniejsza powierzchnia” – wyjaśnił Hartmann, współautor artykułu. „Industrializacja jest jeszcze daleko. Rozwijamy najnowocześniejszą technologię i pokazujemy potencjał cyny germanowej jako materiału kanałowego”. W pracach uczestniczyli także naukowcy z ForschungsZentrum Jülich, Niemcy; Uniwersytet w Leeds, Wielka Brytania; IHP — Innovations for High Performance Microelectronics, Frankfurt nad Odrą, Niemcy, oraz Uniwersytet RWTH Aachen, Niemcy.

Znak czasu:

Więcej z Nanowerk