There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

Rikta-Skriv Fabriceringen av Transistorer 1D, och Logik Non-CMOS Utfärda utegångsförbud för: En Stimulus för att Nanoelectronics ska Mogna

vid Dr. Somenath Roy

Dr. Somenath Roy, ForskningForskare, Institut av Bioengineering och Nanotechnology (IBN), Singapore
Motsvarande författare: sroy@ibn.a-star.edu.sg

Transistorn, en uppfinning, som förebådade en ny era i elektronik, är det nyckel- del- av praktiskt all inbyggt - går runt (ICs) och mikroprocessorer. Peka-kontakten transistorn, som Walter H. Brattain, en AmerikanFysiker och den Nobel Laureaten som uppfanns i 1947 på en en stor bit av germanium, genomgick talrikt, arrangerar gradvis av metamorphosis i dess arkitektur, storleksanpassar och kapaciteten. Efter har Gordon E. Moores lag, storleksanpassa av en transistor i en IC varit shrinking dramatiskt över årtiondena och har slutligen förminskats till en knutpunkt för vackla 32 nm, till exempel i Intel 6 Kärna ur i7--980xprocessorer1.

Att klara av med den everincreasing begäran för mindre bemöda sig mer smart och snabbare grejer, gå i flisortillverkarna till fjäll som de besegrar vidare. I faktum både Intel och Nvidia har förutsagt uppkomsten av en processaa teknologi för 11 nm inom de nästa fem åren2. Men ska hur long det kompletterande belägger med metall oxidhalvledaren som (CMOS) downscaling, fortsätter för att vara hållbart? Är Vad ha som huvudämne som snubblar kvarter framåt?

CMOS-GraderingsUtmaningar

Fabriceringförvecklingar poserar inte den enda utmaningen till skala. Fördriva utplaceringen av nästa generationimmersionlithography med dubbelt mönstra, ultraviolett lithography (EUV) för ytterligheten, eller andra innovativa tekniker kunde antagligen göra jobbet, andra nyckel- överväganden behöver att tilltalas.

Den viktigaste graderingen begränsar förväntas att introduceras av statisk elektricitet driver skingrande som är tillhörande med den olika läckagemekanismen. Som apparaten dimensionerar hjärnskrynklare, balanseras att gräva för quantum av bärare till och med utfärda utegångsförbud förisolatorn och denavrinning föreningspunkten för att vara dominera; den tolkningen går runt non-funktionellt. På detta peka, konventionell CMOS-teknologi är rimligt att slå väggen som tvingar gå i flisortillverkarna för att jaga för alternativa material och hybrid- teknologiplattformar.

Alternativ Plattform, Ny FabriceringStrategi

Nya framflyttningar i nanomaterialsforskning har framdrivit exploateringen av quasi--1Dmaterial liksom kolnanotubes och semiconducting nanowires (eller nanorods) för att framkalla nya apparatarkitekturer3,4. Tack vare ställer ut quantumtransportfenomenen, nanomaterial-baserade apparater häpnadsväckande rekvisita, några av som är aldrig tidigare skådade för silikoner5-7. Ändå poserar bristen av den kontrollerade enheten, fabriceringförvecklingar och låg genomgång ihärdiga utmaningar till befordran från en singelapparat till ett funktionellt går runt. Mål av vår forskning på Institutet av Bioengineering och Nanotechnology (IBN) är att tilltala en av dessa kritiska utmaningar, dvs. fabriceringgenomgången, som kompromissas strängt i konventionella tekniker liksom, elektron-strålar (e-stråla), lithography.8

Motiverat av faktumet, att fokuserad dubbel-strålar (elektronen strålar, och jonen strålar), systemet kan sätta in belägger med metall och isolatorer i situ utan behovet för any pre-att indexera eller motstå att mönstra9, undersökte integrerade vi den åtskilda feasibilityen av att producera såväl som apparatbeståndsdelar med högre genomgång (Fig. 1). Även Om fabriceringen av transistorer och annan går runt beståndsdelar genom att använda, är ettstråla system stilla ett sekventiellt processaa, detfritt, rikta-skriver teknik förminskar väsentligen numrera av processaa kliver, som bidrar i sin tur till den processaa avkastningen.

Figurera 1. En konstnärlig framställning av ettstråla (elektronen och jon-strålar), system som är förlovat i elektronisk rikta-handstil av nanoscale, går runt. Denfria tekniken minimerar numrera av processaa kliver, som jämfört till det som är involverad e-stråla in, lithography.

Rikta-Skriv Fabriceringen av Individen Sätta inVerkställer Transistorer

Genom Att Använda en ny strategi, har vi lyckat visat denfria fabriceringen av både uttömmning-funktionsläget (D-Funktionsläge), och förbättring-funktionsläget (E-Funktionsläge) sätta inverkställer transistorer (FETs) på singel-crystalline ZnO nanowires10. D-Funktionsläget eller ”på” FETs är normalt väl - passat för låg-kosta, pre-regulatorn applikationer, som är toleranta av kickspänning tappar och driver skingrande mellan drivakällan, och den tillverkade regulatorn arrangera. Å andra sidan erbjuder E-Funktionsläget eller ”normalt av” FETs fördelen av den låga av-statliga läckageströmmen, som är av paramount signifikans för moderna trådlösa apparater.

Orienteringarna av D-Funktionsläget och E-Funktionsläge FETs som fabriceras på identiska ZnO nanowires, illustreras schematically i Fig. 2. Gjordes källa (S) och de ohmic kontakterna för avrinning (D) till varje nanowire av fokuserade (FIB) jon-stråla-satte in Halv Liter-remsor (färgade grå färg), och förbindelse till de micropatterned Auelektroderna, och bindningen vadderar. För D-Funktionsläget FETEN bestod isolerades utfärda utegångsförbud förelektroden (G) på centrera av FIB-satt in Halv Liter och från nanowiren kanaliserar av ett isolera lagrar (tända - slösa kulört). En partisk uttömmning av kanalisera observerades under equilibrium (nollsnedhet) villkorar. Med applikationen av en gradvis negation utfärda utegångsförbud för snedhet, kanaliseraströmmen som minskas och upphöras slutligen på en utfärda utegångsförbud förspänning runt om -3,4 V, ingångsspänningen för D-Funktionsläget FETEN.

Figurera 2. Schematiska teckningar av uttömmningsfunktionsläget och förbättringsfunktionslägeFETsna som fabriceras på ZnO nanowires

I fallet av enFunktionsläge transistor emellertid, komponerades utfärda utegångsförbud förelektroden av platina (brunt i det schematiskt), som hade direkt satts in på ZnO nanowire, av fokuserat, elektron-strålar (FEB) och bildade enUtfärda utegångsförbud för MESFET. Uttömmningslagrarnärheten förutsäger att en nanowire med en diameter av 80-90 nm bör fullständigt tömmas ut av Ù-Format omge som är bästa utfärda utegångsförbud för som gör en Schottky att kontakta till kanalisera. I faktum mättes en läckageström-13 ~10A på nolla utfärda utegångsförbud för snedhet. Från överföringskännetecknen bukta, värderar av ingångsspänning, trans.-conductance (Gm) och på-av förhållande beräknades för att vara 1,1 V, 55 nS och > 106, respektive.

En Kliva In Mot Integration

Når vi har karakteriserat de individE- och D-Funktionsläget transistorerna på åtskilda men identiska ZnO nanowires, gjorde vi ett försök att integrera de två typerna av FETs på en singelnanowire för att härleda funktionsdugligheten av en logikinverterare (Fig. 3). En elementär logikinverterare består av en aktivväxlingapparat, eller ””laddar” chauffören”, i serie med apparaten. EnFunktionsläge transistor föredras för bruk, som en chaufför, som bruket av enFunktionsläge chaufför skulle, kräver en extra jämn-skiftare att göra mata in och att tillverka spänning jämnar av logiken utfärda utegångsförbud för kompatibelt. Omvänt föredras enFunktionsläge transistor som en ladda, därför att uttömmning-ladda övergången för kännetecken för överföringen för spänning för kor för inverterarutställning (I (VTC)), och bättre stoja förser med marginal, (ii), driver singeln tillförsel, och (iii) mindre total- orienteringsområde.

Figurera 3 visar schematically gå runt av enladda inverterare. För en tillförselspänning av +5 V uppstår övergången från ”logisk 1" till ”logisk 0" statligt på omkring 2,1 V. Spänningsaffärsvinsten av inverteraren ökade med storleken av VDD och nedde en värdera av omkring 29 för VDD = 10,0 V, fördriver stoja förser med marginal för kick och signalerar low jämnar var 2,52 V och 1,46 V, respektive.

Figurera 3. Schematiskt diagram av en DCFL-inverterare som fabriceras på en singelnanowire. Platinaelektroderna var ”direkt skriftliga” genom att använda endera den fokuserade jonen strålar (grå färg), eller elektronen strålar (bruntet). Blytaket och bindningen för Microfabricated Aukontakt vadderar användes för att ha kontakt apparaterna med makrovärlden. Blåttlagrar under ett av den Halv Literen utfärda utegångsförbud för elektroder indikerar i situen satt in silikonoxidlagrar.

Avslutningsvis IBNS obviates förhöjer fabriceringtekniken med ett steg den tidskrävande och arbetsintensiva lithographyen som är processaa för nano-fjäll apparatfabricering och den fabriceringexaktheten och avkastningen. Med ett högre jämna av precision, och genomgång, denskriva tekniken kan erbjuda en kraftig metod för forprototyping av futuristic nanoelectronic går runt.


Hänvisar till

1. Upplaga för Intel® Core™ i7-980X ProcessorYtterlighet: http://ark.intel.com/Product.aspx?id=47932
2. http://www.eetimes.com/electronics-news/4087879/SPIE-Intel-to-extend-immersion-to-11-nm; http://www.eetimes.com/electronics-news/4084065/Nvidia-chief-scientist-to-EDA-Give-us-power-tools
3. S.J. Garva, A.R.M. Verschueren och C. Dekker ”RumstemperaturTransistor som Baseras På ett SingelKol Nanotubes,” Natur, 393 (1998) 49
4. Z. Zhong, D. Wang, Y. Cui, M.W. Bockrath och C.M. Lieber, ”Nanowire TvärslåSamlingar som Tilltalar Avkodare för Inbyggda Nanosystems”, Vetenskap, 302 (2003) 1377 (2003)
5. A. Javey, Q. Wang, A. Ural, Y. Li och H. Dai. ”Ringer Samlingar för den KolNanotube Transistorn för Multistage Kompletterande Logik och Oscillatorer,” Nano Märker, 2 (2002) 929
6. D. Kim, J. Huang, H. Shin, S. Roy och W. Choi, ”TransportFenomen och LedningsMekanism av Singel-Walled Kol Nanotubes (SWNT) på Korsad Föreningspunkter för Y och,” Nano Lett., 6 (2006) 2821
7. Y. Cui, C.M. Lieber, ”Funktionella Nanowire för Silikoner Nanoscale för Elektroniska Apparater Församlade Användande Byggande Kvarter,” Vetenskap, 291 (2001) 851
8. Z. Chen, J. Appenzeller, Y. - M. Lin, J. Sippel-Oakley, A.G. Rinzler, J. Tang, S.J. Linda, P.M. Solomon och P. Avouris, Vetenskap, 311 (2006) 1735
9. I. Strålar Utke, P. Hoffmann, J. Melngailis, ”denHjälpta Fokuserade Elektronen, och Jonen Strålar att Bearbeta och Fabricering,” J. Vakuum Sci. Technol. B 26 (2008) 1197
10. S. Rikta-Skriver Roy och Z. Gao, ”Fabricering av en Nanoscale Digital LogikBeståndsdel på en Singel Nanowire,” Nanotechnology, 21 (2010) 245306

Ta Copyrightt på AZoNano.com, Dr. Somenath Roy (Institut av Bioengineering och Nanotechnology (IBN))

Date Added: Sep 19, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:48

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit