A prova de conceito demonstra que os elétrons se movem mais rapidamente no germânio estanho do que no silício ou germânio

02 de junho de 2023 (Notícias do Nanowerk) Os cientistas pesquisadores do CEA-Leti demonstraram que os elétrons e outros portadores de carga podem se mover mais rápido no germânio-estanho do que no silício ou germânio, permitindo tensões de operação mais baixas e pegadas menores em dispositivos verticais do que em dispositivos planares. Esta descoberta de prova de conceito significa que os transistores verticais feitos de germânio-estanho são candidatos promissores para futuros chips de baixo consumo e alto desempenho e possivelmente para computadores quânticos. Germânio-estanho transistores exibem uma mobilidade eletrônica 2.5 vezes maior do que um transistor comparável feito de germânio puro. GeSn é de outra forma compatível com o existente processo CMOS para fabricação de chips. Como o germânio e o estanho vêm do mesmo grupo da tabela periódica que o silício, esses transistores poderiam ser integrados diretamente em chips de silício convencionais nas linhas de produção existentes. Um artigo recentemente publicado em Engenharia de Comunicações (“MOSFETs verticais de nanofios GeSn para CMOS além do silício”) observa que “as ligas GeSn oferecem um bandgap de energia ajustável, variando o conteúdo de Sn e deslocamentos de banda ajustáveis ​​em heteroestruturas epitaxiais com Ge e SiGe. Na verdade, um relatório recente mostrou que o uso de Ge0.92Sn0.08 como fonte em nanofios Ge (NWs) melhora o desempenho do p-MOSFET.” Micrografia eletrônica do transistor germânio-estanho: O design segue uma geometria de nanofios 3D que também é usada na última geração de processadores de computador. (Imagem: Forschungszentrum Jülich) “Além de suas propriedades eletro-ópticas sem precedentes, uma grande vantagem dos binários GeSn também é que eles podem ser cultivados nos mesmos reatores epitaxiais que as ligas de Si e SiGe, permitindo uma plataforma semicondutora optoeletrônica de todo o grupo IV que pode ser integrada monoliticamente em Si”, relata o jornal. A pesquisa do projeto incluiu contribuições de diversas organizações além do CEA-Leti, que forneceu as pilhas epitaxiais. A epitaxia é realizada sobre um molde muito ordenado, um substrato de silício, com uma estrutura cristalina muito precisa. Ao mudar o material, o CEA-Leti duplicou a sua estrutura cristalina de diamante nas camadas que colocou no topo. “Epitaxia é a arte de fazer multicamadas duplicando a estrutura original e é realizada em baixa temperatura com precursores gasosos em um reator de deposição química de vapor (CVD)”, disse Jean-Michel Hartmann, membro do CEA e líder da equipe, grupo- Epitaxia IV no CEA-Leti. Depositar esse tipo de pilha e dominar o crescimento da camada epitaxial é uma etapa extremamente complexa em um fluxo de processo que requer cilindros padronizados e deposição de pilha de portas conformadas – em suma, a fabricação de todo o dispositivo. CEA-Leti, um dos poucos RTOs em todo o mundo que é capaz de depositar tais pilhas complexas de Ge / GeSn dopadas in-situ, realizou essa parte da pesquisa conjunta relatada no artigo. “A colaboração demonstrou o potencial do GeSn de baixo bandgap para transistores avançados com propriedades elétricas interessantes, como altas mobilidades de portadoras no canal, baixas tensões operacionais e uma pegada menor”, ​​explicou Hartmann, co-autor do artigo. “A industrialização ainda está longe. Estamos avançando no estado da arte e mostrando o potencial do germânio-estanho como material de canal.” O trabalho também incluiu cientistas do ForschungsZentrum Jülich, Alemanha; a Universidade de Leeds, Reino Unido; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Frankfurt (Oder), Alemanha, e RWTH Aachen University, Alemanha.

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