Alternative Ultra-mince au Silicium pour la Future Électronique

Published on November 22, 2010 at 5:59 PM

il y a de bonnes nouvelles dans la recherche du prochain rétablissement des semi-conducteurs. Les Chercheurs avec le Ministère De L'énergie des États-Unis le Laboratoire National de Lawrence Berkeley (Laboratoire de Berkeley) et l'Université de Californie (UC) Berkeley, ont avec succès intégré des couches ultra-minces de l'arséniure d'indium de semi-conducteur sur un substrat de silicium pour produire un transistor de nanoscale avec d'excellentes propriétés électroniques. Un membre de la famille d'III-V des semi-conducteurs, arséniure d'indium offre plusieurs avantages comme alternative au silicium comprenant la mobilité des électrons et la vitesse supérieures, qui lui effectue un candidat oustanding pour la future haute vitesse, les appareils électroniques de basse puissance.

« Nous avons affiché une artère simple pour l'intégration hétérogène des couches d'arséniure d'indium vers le bas à une épaisseur de 10 nanomètres sur des substrats de silicium, » dit Ali Javey, un scientifique de corps enseignant dans la Division de Sciences Des Matériaux Du Laboratoire de Berkeley et un professeur de génie électrique et de l'informatique chez Uc Berkeley, qui a abouti cette recherche.

La Fabrication d'un dispositif d'oxyde d'indium (InAs) commence par a) s'élever épitaxial et en corrodant InAs dans les alignements de nanoribbon qui sont obtenez timbré sur un substrat de silicium/silice (Si/SiO2) ; b) et c) alignements de nanoribbon d'InAs sur Si/SiO2 ; d) et e) superstructures de nanoribbon d'InAs sur Si/SiO2.

« Les dispositifs que nous avons ultérieurement fabriqués ont été affichés pour fonctionner près des limites de performance projetées des dispositifs d'III-V avec le courant minimal de fuite. Nos dispositifs ont également montré des performances supérieures en termes de densité de courant et le transconductance par rapport aux transistors de silicium des cotes assimilées. »

Pour toutes ses propriétés électroniques merveilleuses, le silicium a les limitations qui ont incité une recherche forte des semi-conducteurs alternatifs pour être utilisées dans de futurs dispositifs. Javey et son organisme de recherche se sont concentrés sur les semi-conducteurs composés d'III-V, qui comportent les propriétés de transport superbes d'électron. Le défi a été de trouver une voie de brancher ces semi-conducteurs composés à la technologie de la transformation bien établie et bonne marchée employée pour produire les dispositifs silicium-basés d'aujourd'hui. Vu la grande erreur d'assortiment de réseau entre les semi-conducteurs de silicium et de composé d'III-V, accroissement hétéro-épitaxial direct d'III-V sur des substrats de silicium est provocante et complexe, et a souvent comme conséquence un grand volume de défauts.

« Nous avons expliqué ce que nous appelons un ` XOI,' ou la plate-forme technique composée de semi-conducteur-sur-isolant, qui est parallèle au ` d'aujourd'hui SOI,' ou plate-forme de silicium-sur-isolant, » dit Javey. « Suivre une méthode épitaxiale de transfert, nous avons transféré des couches ultra-minces d'arséniure monocristallin d'indium sur des substrats de silicium/silice, puis des dispositifs fabriqués utilisant des techniques de traitement conventionnelles afin de caractériser les propriétés de matériau et de dispositif de XOI. »

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la Nature de tourillon, dans un papier intitulé, « semi-conducteur composé Ultra-mince sur des couches d'isolant pour les transistors performants de nanoscale. » Co-Écrivant l'état avec Javey étaient Hyunhyub Ko, Kuniharu Takei, Rehan Kapadia, Steven Chuang, Crochet de Hui, Paul Leu, Kartik Ganapathi, Elena Plis, Ha Sul Kim, Szu-Ying Chen, Morten Madsen, Alexandra Ford, Yu-Lun Chueh, Sanjay Krishna et Sayeef Salahuddin.

Pour effectuer leurs plates-formes de XOI, Javey et ses collaborateurs ont élevé des nanomètres monocristallins des films minces d'arséniure d'indium (10 à 100 épais) sur un substrat préliminaire de source alors ont lithographique modelé les films dans des choix commandés de nanoribbons. Après avoir été retiré du substrat de source par une mouillé-gravure sélectrice d'une couche sacrificatoire fondamentale, les alignements de nanoribbon ont été transférés au substrat de silicium/silice par l'intermédiaire d'un procédé de timbrage.

Javey a attribué l'excellente performance électronique des transistors de XOI aux petites cotes de la couche active de « X » et du rôle critique joués par le confinement de tranche de temps, qui a servi à ajuster la structure de bande du matériau et les propriétés de transport. Bien Que lui et son groupe aient seulement utilisé l'arséniure d'indium en tant que leur semi-conducteur composé, la technologie devrait promptement faciliter d'autres semi-conducteurs composés d'III/V aussi bien.

La « Future recherche sur l'évolutivité de notre procédé pour le traitement de disque de 8 pouces et de 12 pouces est nécessaire, » Javey a dit.

« Nous Faisant Avancer croyons que les substrats de XOI peuvent être obtenus par un procédé de métallisation de disque, mais notre technique devrait permettre pour fabriquer p et type de n transistors sur la même puce pour l'électronique complémentaire basée sur les semi-conducteurs optimaux d'III-V.

« En Outre, ce concept peut être employé pour intégrer directement des photodiodes, des lasers, et des lights emitting diode de haute performance sur les substrats de silicium conventionnels. Seulement, cette technique pourrait nous permettre d'étudier les propriétés de matière première des semi-conducteurs minéraux quand l'épaisseur est réduite seulement à quelques couches atomiques. »

Cette recherche a été financée en partie par une concession de LDRD du Laboratoire National de Lawrence Berkeley, et par le Centre de Foyer de MARCO/MSD au MIT, Intel Corporation et le Senseur de Berkeley et le Centre de Déclencheur.

Last Update: 11. January 2012 18:26

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