Υπέρλεπτων Εναλλακτική πυριτίου για τη μελλοντική ηλεκτρονική

Published on November 22, 2010 at 5:59 PM

Υπάρχουν καλές ειδήσεις για την αναζήτηση για την επόμενη γενιά των ημιαγωγών. Οι ερευνητές με το Υπουργείο Εξωτερικών των ΗΠΑ Lawrence Berkeley Ενέργειας National Laboratory (Berkeley Lab) και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας (UC) Berkeley, έχουν ενσωματώσει επιτυχώς εξαιρετικά λεπτές στρώσεις της αρσενικούχο ινδίου ημιαγωγών επάνω σε ένα υπόστρωμα πυριτίου για τη δημιουργία ενός νανοκλίμακα τρανζίστορ με εξαιρετικές ηλεκτρονικές ιδιότητες . Ένα μέλος του III-V οικογένεια των ημιαγωγών, ίνδιο αρσενικούχο προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα ως εναλλακτική λύση για το πυρίτιο, συμπεριλαμβανομένων ανώτερη κινητικότητα ηλεκτρονίων και η ταχύτητα, η οποία το καθιστά υποψήφιο Αριστη για τη μελλοντική υψηλής ταχύτητας, χαμηλής ισχύος ηλεκτρονικών συσκευών.

«Έχουμε δείξει μια απλή διαδρομή για την ετερογενή ενσωμάτωση του ινδίου στρώματα αρσενικούχο κάτω σε ένα πάχος 10 νανόμετρα σε υποστρώματα πυριτίου», λέει ο Αλί Javey, ένας επιστήμονας σχολή στην Υλικών Τμήμα Επιστημών Berkeley Lab και καθηγητής του ηλεκτρολόγου μηχανικού και επιστήμης των υπολογιστών στο πανεπιστήμιο του Berkeley, ο οποίος ήταν επικεφαλής αυτής της έρευνας.

Κατασκευάζοντας ένα οξείδιο ινδίου (Inas) συσκευή ξεκινά με α) επιταξιακά αυξανόμενη και χαρακτική Inas σε nanoribbon συστοιχίες που παίρνουν σφραγίδα πάνω σε ένα πυριτίου / διοξειδίου του πυριτίου (Si/SiO2) υπόστρωμα? Β) και γ) Inas συστοιχίες nanoribbon σε Si/SiO2? D ) και ε) Inas nanoribbon υπερκατασκευές επί Si/SiO2.

«Οι συσκευές που κατασκευάζονται στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι λειτουργούν κοντά στα όρια προβλεπόμενη απόδοση των III-V συσκευές με ελάχιστη διαρροή ρεύματος. Συσκευές που μας παρουσίασαν, επίσης, την ανώτερη απόδοση από την άποψη της πυκνότητας ρεύματος και transconductance σε σύγκριση με τρανζίστορ πυριτίου παρόμοιων διαστάσεων. "

Για όλες τις θαυμαστό ηλεκτρονικές ιδιότητες, πυρίτιο έχει τους περιορισμούς που έχουν ζητηθεί από μια έντονη αναζήτηση εναλλακτικών ημιαγωγών που θα χρησιμοποιηθούν σε μελλοντικές συσκευές. Javey και η ερευνητική του ομάδα έχουν επικεντρωθεί σε σύνθετα III-V ημιαγωγούς, τα οποία διαθέτουν υπέροχες ιδιότητες μεταφοράς ηλεκτρονίων. Η πρόκληση ήταν να βρεθεί ένας τρόπος για να συνδέσετε αυτές τις σύνθετων ημιαγωγών στην καθιερωμένη, χαμηλού κόστους τεχνολογία επεξεργασίας χρησιμοποιούνται για την παραγωγή που βασίζονται στο πυρίτιο σημερινές συσκευές. Λόγω του μεγάλου αναντιστοιχία πλέγμα μεταξύ πυριτίου και III-V ημιαγωγούς σύνθετου, άμεση ετερο-επιταξιακή ανάπτυξη των III-V σε υποστρώματα πυριτίου είναι δύσκολο και πολύπλοκο, και συχνά καταλήγει σε ένα υψηλό όγκο των ελαττωμάτων.

"Έχουμε αποδείξει τι ζητάμε μια« XOI, «ή σύνθετων ημιαγωγών επί μονωτικού τεχνολογική πλατφόρμα, που είναι παράλληλο προς τη σημερινή« SOI, «ή πυριτίου επί μονωτικού πλατφόρμα», λέει ο Javey. «Χρησιμοποιώντας μια μέθοδο μεταφοράς επιταξιακή, μεταφέραμε τα στρώματα των υπέρλεπτων ενιαίο κρύσταλλο ινδίου-αρσενικό σε πυρίτιο / διοξειδίου του πυριτίου υποστρώματα, στη συνέχεια κατασκευασμένα συσκευές που χρησιμοποιούν συμβατικές τεχνικές επεξεργασίας, προκειμένου να χαρακτηρίσει το υλικό XOI και τις ιδιότητες της συσκευής."

Τα αποτελέσματα της έρευνας αυτής έχουν δημοσιευθεί στο περιοδικό Nature, στο έγγραφο με τίτλο, "υπέρλεπτων σύνθετων ημιαγωγών με μονωτικό στρώματα για τα υψηλής απόδοσης νανοκλίμακα τρανζίστορ." Συν-συγγραφή της έκθεσης με Javey ήταν Hyunhyub Ko, Kuniharu Takei, Rehan Kapadia, Steven Chuang, Hui Fang, Paul Leu, Kartik Ganapathi, Έλενα Plis, Ha Sul Kim, Szu-Ying Chen, Morten Madsen, Αλεξάνδρα Ford, Yu-Lun Chueh, Sanjay Κρίσνα και Sayeef Salahuddin.

Για να κάνετε XOI πλατφόρμες τους, Javey και οι συνεργάτες του μεγάλωσε ενιαίο κρύσταλλο ίνδιο αρσενικούχο λεπτές ταινίες (10 έως 100 νανόμετρα πάχους), σχετικά με ένα προκαταρκτικό υπόστρωμα πηγή τότε λιθογραφικά με σχέδια ταινιών στην διέταξε συστοιχίες των nanoribbons. Μετά τον αποκλεισμό από το υπόστρωμα πηγή μέσω ενός επιλεκτικού υγρή-χαρακτική μιας υποκείμενης θυσιών στρώμα, το συστοιχίες nanoribbon μεταφέρθηκαν στο υπόστρωμα πυριτίου / διοξειδίου του πυριτίου μέσω σφράγιση διαδικασία.

Javey απέδωσε την άριστη ηλεκτρονική απόδοση των τρανζίστορ XOI με τις μικρές διαστάσεις του ενεργού "X" στρώμα και τον κρίσιμο ρόλο που διαδραματίζουν οι τοκετό κβαντική, η οποία χρησιμοποιήθηκε για να συντονιστείτε δομή μπάντα του υλικού και τις ιδιότητες των μεταφορών. Παρά το γεγονός ότι ο ίδιος και η ομάδα του χρησιμοποίησαν μόνο αρσενικούχο ινδίου ως σύνθετο ημιαγωγό τους, η τεχνολογία θα πρέπει να ενσωματώνει άμεσα άλλα σύνθετα III / V ημιαγωγούς επίσης.

"Η μελλοντική έρευνα σχετικά με την κλιμάκωση της διαδικασίας μας για 8-ιντσών και 12 ιντσών επεξεργασία πλακιδίων είναι απαραίτητη," δήλωσε ο Javey.

"Προχωρώντας προς τα εμπρός και πιστεύουμε ότι οι XOI υποστρώματα μπορεί να επιτευχθεί μέσα από μια διαδικασία συγκόλλησης πλακιδίων, αλλά η τεχνική μας θα πρέπει να επιτρέψει να κατασκευάσει τόσο p-και n-τύπου τρανζίστορ στο ίδιο τσιπ για συμπληρωματική ηλεκτρονική βάση τη βέλτιστη III-V ημιαγωγούς.

"Επιπλέον, αυτή η έννοια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την άμεση ενσωμάτωση των υψηλής απόδοσης φωτοδιόδων, λέιζερ και διόδους εκπομπής φωτός σε συμβατικά υποστρώματα πυριτίου. Μοναδικά, η τεχνική αυτή θα μπορούσε να μας επιτρέψει να μελετήσουμε τις βασικές ιδιότητες του υλικού των ανόργανων ημιαγωγών, όταν το πάχος είναι τώρα έχει μειωθεί στα λίγες μόνο ατομικό στρώματα. "

Αυτή η έρευνα χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από LDRD επιχορήγηση από το Lawrence Berkeley National Laboratory, και από τη MARCO / MSD Κέντρο Focus στο MIT, η Intel Corporation και του αισθητήρα Berkeley και το Κέντρο ενεργοποιητές.

Last Update: 3. October 2011 09:29

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