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
20% off Mass Spectrometer range at Conquer Scientific

There is 1 related live offer.

20% Off Mass Spectrometers

Ultradunne alternatief voor silicium voor de Future Electronics

Published on November 22, 2010 at 5:59 PM

Er is goed nieuws in de zoektocht naar de volgende generatie van halfgeleiders. Onderzoekers met de US Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) en de Universiteit van Californië (UC) Berkeley, hebben met succes geïntegreerd ultra-dunne lagen van de halfgeleider-indium arsenide op een silicium substraat om een nanoschaal transistor met uitstekende elektronische eigenschappen te creëren . Een lid van de III-V-familie van halfgeleiders, indium arsenide biedt een aantal voordelen als een alternatief voor silicium, waaronder superior beweeglijkheid van de elektronen en de snelheid, waardoor het een uitstaande kandidaat voor de toekomstige high-speed, low-power elektronische apparaten.

"We hebben een eenvoudige route voor de integratie van heterogene indiumarsenide lagen tot een dikte van 10 nanometer op silicium substraten getoond", zegt Ali Javey, een faculteit wetenschapper in Berkeley Lab Materials Sciences Division en een professor in de elektrotechniek en informatica aan UC Berkeley, die leiding gaf aan dit onderzoek.

Fabriceren van een indium oxide (InAs) apparaat begint met a) epitaxiaal groeiende en etsen InAs in nanoribbon arrays die krijgen gestempeld op een silicium / silica (Si/SiO2) substraat, b) en c) InAs nanoribbon arrays op Si/SiO2; d ) en e) InAs nanoribbon bovenbouw op Si/SiO2.

"De apparaten die we vervolgens gefabriceerd werden getoond om te werken bij de verwachte prestaties grenzen van III-V-apparaten met een minimale lekstroom. Onze toestellen ook tentoongesteld superieure prestaties op het gebied van de huidige dichtheid en transconductantie ten opzichte van silicium transistors van vergelijkbare afmetingen. "

Voor al haar wonderlijke elektronische eigenschappen, silicium heeft beperkingen die hebben geleid tot een intense zoektocht naar alternatieve halfgeleiders te gebruiken in toekomstige toestellen. Javey en zijn onderzoeksgroep hebben zich geconcentreerd op compound III-V halfgeleiders, die uitstekende elektron transport eigenschappen functie. De uitdaging was om een ​​manier van sluiten van deze samengestelde halfgeleiders in het gerenommeerde, goedkope verwerking van technologie die wordt gebruikt om de huidige silicium-gebaseerde apparaten te produceren te vinden. Gezien de grote rooster mismatch tussen silicium en III-V halfgeleiders, direct hetero-epitaxiale groei van III-V op silicium substraten is uitdagend en complex, en vaak resulteert in een hoog volume van gebreken.

"We hebben laten zien wat we een 'XOI,' of samengestelde halfgeleider-op-isolator technologie platform, dat parallel loopt met de huidige 'SOI,' of silicium-op-isolator platform te bellen," zegt Javey. "Het gebruik van een epitaxiale overdrachtmethode, we overgedragen ultradunne lagen van single-crystal indium-arsenide op silicium / silica substraten, dan is gefabriceerd apparaten met behulp van conventionele technieken om het XOI materiaal en het apparaat eigenschappen te karakteriseren."

De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature, in een document, getiteld "Ultradunne samengestelde halfgeleider op isolator lagen voor high-performance nanoschaal transistors." Co-authoring het rapport met Javey waren Hyunhyub Ko, Kuniharu Takei, Rehan Kapadia, steven Chuang, Hui Fang, Paul Leu, Kartik Ganapathi, Elena Plis, Ha Sul Kim, Szu-Ying Chen, Morten Madsen, Alexandra Ford, Yu-Lun Chueh, Sanjay Krishna en Sayeef Salahuddin.

Om hun XOI platforms, Javey en zijn medewerkers groeide single-crystal indiumarsenide dunne lagen (10 tot 100 nanometer dik) op een voorlopige bron substraat dan lithografisch patroon van de films in opdracht arrays van nanoribbons. Na te zijn verwijderd van de bron ondergrond door middel van een selectieve nat etsen van een onderliggende laag offer, werden de nanoribbon arrays overgedragen aan het silicium / silica substraat via een stampende proces.

Javey schreef de uitstekende elektronische prestaties van de XOI transistors de kleine afmetingen van de actieve "X"-laag en de cruciale rol van quantum confinement, die diende om het materiaal band structuur en transport eigenschappen af ​​te stemmen. Hoewel hij en zijn groep alleen gebruikt indiumarsenide als hun samengesteld halfgeleidermateriaal, moet de technologie gemakkelijk geschikt voor andere verbinding III / V halfgeleiders ook.

"Toekomstig onderzoek op de schaalbaarheid van ons proces voor 8-inch en 12-inch wafer verwerking is nodig," zei Javey.

"Moving forward wij geloven dat de XOI substraten kan worden verkregen via een wafer bonding proces, maar onze techniek moet het mogelijk te fabriceren maken zowel p-en n-type transistors op dezelfde chip voor aanvullende elektronica gebaseerd op een optimale III-V halfgeleiders.

"Bovendien kan dit concept worden gebruikt om direct hoge prestaties fotodiodes, lasers en licht emitterende diodes te integreren op conventionele silicium substraten. Uniek, zou deze techniek ons ​​in staat stellen het basismateriaal eigenschappen van anorganische halfgeleiders wanneer de dikte is teruggebracht tot slechts een enkele atomaire lagen te bestuderen. "

Dit onderzoek werd deels gefinancierd door een LDRD subsidie ​​van de Lawrence Berkeley National Laboratory, en door de MARCO / MSD Focus Center aan het MIT, de Intel Corporation en de Berkeley Sensor en actuator Center.

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