Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

Ultradünne Alternative zum Silikon für Zukünftige Elektronik

Published on November 22, 2010 at 5:59 PM

es gibt gute Nachrichten in der Recherche nach der nächsten Generation von Halbleitern. Forscher mit der US-Abteilung von Nationalem Laboratorium des Lawrence Berkeley der Energie (Berkeley-Labor) und von University of California (UC) Berkeley, haben erfolgreich ultradünne Schichten des Halbleiterindiumarsenmetalls auf eine Silikonsubstratfläche integriert, um einen nanoscale Transistor mit ausgezeichneten elektronischen Eigenschaften herzustellen. Ein Bauteil der III-V Familie der Halbleiter, Indiumarsenmetall bietet einige Vorteile als Alternative Silikon einschließlich überlegene Elektronenbeweglichkeit und Geschwindigkeit an, die es einen oustanding Kandidaten für zukünftige Hochgeschwindigkeits-, Kleinleistungselektronische geräte macht.

„Wir haben einen einfachen Weg für die heterogene Integration von Indiumarsenmetallschichten unten zu einer Stärke von 10 nm auf Silikonsubstratflächen gezeigt,“ sagt Ali Javey, ein Lehrkörperwissenschaftler in die Material-Wissenschafts-der Abteilung Berkeley-Labors und einen Professor von der Elektrotechnik und von der Informatik bei Uc Berkeley, das diese Forschung führte.

Die Fabrikation einer Einheit des Indiumoxids (InAs) beginnt mit A) Epitaxial- wachsen und InAs in nanoribbon Reihen ätzend, die sind, erhalten Sie auf eine Silikon-/Silikon(Si/SiO2) Substratfläche gestempelt; B) und c) InAs-nanoribbon Reihen auf Si/SiO2; d) und e) InAs-nanoribbon Überbauten auf Si/SiO2.

„Die Einheiten, die wir nachfolgend fabrizierten, wurden gezeigt, um nahe den vorgestandenen Leistungsgrenzen auf III-V Einheiten mit minimalem Leckagestrom zu funktionieren. Unsere Einheiten wiesen auch überlegene Leistung im Hinblick auf Stromdichte und Transconductance verglichen mit Silikontransistoren von ähnlichen Abmessungen.“ auf

Für alle seine erstaunlichen elektronischen Eigenschaften hat Silikon Beschränkungen, die eine intensive Recherche nach alternativen Halbleitern aufgefordert haben, in den zukünftigen Einheiten verwendet zu werden. Javey und seine Forschungsgruppe haben sich auf Verbund-III-V Halbleiter konzentriert, die großartige Elektronentransporteigenschaften kennzeichnen. Die Herausforderung ist, eine Methode des Einsteckens dieser Verbindungshalbleiter in die gut eingerichtete, preiswerte Verfahrenstechnik zu finden gewesen, die eingesetzt wird, um heutige Silikon-basierte Einheiten zu produzieren. Die große Gitternichtübereinstimmung zwischen Silikon- und III-V Verbindungshalbleitern Gegeben, ist direktes hetero-Epitaxial- Wachstum von III-V auf Silikonsubstratflächen schwierig und komplex und ergibt häufig ein hohes Volumen Defekte.

„Wir haben demonstriert, was wir ein ` XOI anrufen,' oder Verbund-Halbleiter-aufisolator Technologieplattform, die zum heutigen ` SOI parallel ist,' oder Silikon-aufisolator Plattform,“ sagt Javey. „Unter Verwendung einer Epitaxial- Übergangsmethode, übertrugen wir ultradünne Schichten des Einzelkristall Indiumarsenmetalls auf Silikon-/Silikonsubstratflächen, dann fabrizierten Einheiten unter Verwendung der herkömmlichen Verfahrenstechniken, um die XOI-Material- und -einheitseigenschaften zu kennzeichnen.“

Die Ergebnisse dieser Forschung sind in der Zapfen Natur veröffentlicht worden, in einem gebetitelten Papier, „Ultradünner Verbindungshalbleiter auf Isolatorschichten für leistungsstarke nanoscale Transistoren.“ den Bericht mit Javey Mit-Schreibend, waren Hyunhyub Ko, Kuniharu Takei, Rehan Kapadia, Steven Chuang, Hui-Reißzahn, Paul-Leu, Kartik Ganapathi, Elena Plis, Ha Sul Kim, Szu-Ying Chen, Morten Madsen, Alexandra Ford, Yu-Lun Chueh, Sanjay Krishna und Sayeef Salahuddin.

Um ihre XOI-Plattformen herzustellen, wuchsen Javey und seine Mitarbeiter Einzelkristall Indiumarsenmetall, das Dünnfilme (10 bis 100 nm stark) auf einer einleitenden Quellsubstratfläche dann lithographisch die Filme in bestellte Reihen nanoribbons kopierten. Nachdem man von der Quellsubstratfläche durch eine selektive Nassradierung einer zugrunde liegenden Opferschicht gelöscht worden war, wurden die nanoribbon Reihen auf die Silikon-/Silikonsubstratfläche über einen stempelnden Prozess übertragen.

Javey schrieb die ausgezeichnete elektronische Leistung der XOI-Transistoren den kleinen Abmessungen der aktiven „X-“ Schicht und der kritischen Rolle zu, die durch Quantumsbeschränkung gespielt wurden, die diente, des Banddie zelle Materials und die Transporteigenschaften zu justieren. Obgleich er und seine nur Gruppen Indiumarsenmetall als ihr Verbindungshalbleiter verwendeten, sollte die Technologie andere Verbund-III-/Vhalbleiter betriebsbereit auch anpassen.

„Eine Zukünftige Forschung auf dem Gebiet einer Ersteigbarkeit unseres Prozesses für 8 Inch und 12-Zoll- Wafer-Aufbereiten ist erforderlich,“ sagte Javey.

„Glauben uns vorwärts Verschiebend, dass die XOI-Substratflächen durch einen Wafermasseverbindungsprozeß erhalten werden können, aber unsere Technik sollte es möglich machen, P und N-Baumuster Transistoren zu fabrizieren auf dem gleichen Chip für die ergänzende Elektronik, die auf optimalen III-V Halbleitern basiert.

„Außerdem, kann dieses Konzept verwendet werden, um Hochleistungsfotodioden, Laser und lichtemittierende Dioden auf herkömmlichen Silikonsubstratflächen direkt zu integrieren. Eindeutig könnte diese Technik uns aktivieren, die Grundmaterialeigenschaften von anorganischen Halbleitern zu studieren, wenn die Stärke wird heruntergeschraubt zu nur einigen Atomschichten.“

Diese Forschung wurde im Teil durch eine LDRD-Bewilligung vom Nationalen Laboratorium Lawrence Berkeley und durch die MARCO-/MSDFokus-Mitte an MIT, Intel Corporation und der Berkeley-Fühler und die Stellzylinder-Mitte finanziert.

Last Update: 11. January 2012 19:33

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit