Ultrafinos alternativa ao silício para Future Electronics

Published on November 22, 2010 at 5:59 PM

Há boas notícias na busca para a próxima geração de semicondutores. Pesquisadores do Departamento dos EUA, Lawrence Energia Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e da Universidade da Califórnia (UC) em Berkeley, integraram com êxito ultra-finas camadas de arseneto de índio semicondutores em um substrato de silício para criar um transistor em nanoescala com excelentes propriedades eletrônicas . Um membro da família III-V de semicondutores, arseneto de índio oferece várias vantagens como uma alternativa ao silício, como a mobilidade de elétrons superior e velocidade, o que o torna um candidato para o futuro oustanding de alta velocidade, baixo consumo de energia dispositivos eletrônicos.

"Nós mostramos uma rota simples para a integração heterogêneo de camadas arseneto de índio até uma espessura de 10 nanômetros em substratos de silício", diz Ali Javey, um cientista da faculdade na divisão Berkeley Lab Ciências dos Materiais e professor de engenharia elétrica e ciência da computação na UC Berkeley, que conduziu esta investigação.

Fabricação de um dispositivo de óxido de índio (InAs) começa com a) epitaxialmente crescendo e gravura InAs em matrizes nanofita que são carimbados para obter um silício / sílica substrato (Si/SiO2); b) e c) matrizes InAs nanofita em Si/SiO2; d ) ee) InAs nanofita superestruturas em Si/SiO2.

"Os dispositivos que posteriormente fabricadas, foram mostrados para operar perto dos limites de desempenho projetada de III-V com dispositivos de corrente de fuga mínimo. Nossos dispositivos também apresentaram desempenho superior em termos de densidade de corrente e transcondutância em comparação com transistores de silício de dimensões similares. "

Para todas as maravilhosas suas propriedades eletrônicas, o silício tem limitações que levaram uma intensa busca de semicondutores alternativa para ser usada em futuros dispositivos. Javey e seu grupo de pesquisa se concentraram em compostos semicondutores III-V, que apresentam excelentes propriedades de transporte de elétrons. O desafio tem sido encontrar uma maneira de ligar estes compostos semicondutores para o bem estabelecida tecnologia de processamento, baixo custo, usado para produzir de hoje dispositivos baseados em silício. Dada a incompatibilidade lattice grande entre silício e semicondutores III-V composto, o crescimento hetero-epitaxiais direta de III-V sobre substratos de silício é desafiador e complexo, e muitas vezes resulta em um elevado volume de defeitos.

"Nós demonstramos que estamos chamando de uma" XOI ', ou compostos de semicondutores on-isolante plataforma tecnológica, que é paralelo ao de hoje' SOI ', ou de silício sobre isolante plataforma ", diz Javey. "Usando um método de transferência epitaxial, nós transferimos camadas ultrafinas de um único cristal de arseneto de índio-on silício / sílica substratos, dispositivos, em seguida, fabricados usando técnicas convencionais de processamento, a fim de caracterizar o material XOI e propriedades do dispositivo."

Os resultados desta pesquisa foram publicados na revista Nature, em um estudo intitulado "ultrafinos semicondutores compostos em camadas isolantes de alta performance de transistores em nanoescala." Co-autoria com o relatório Javey foram Hyunhyub Ko, Kuniharu Takei, Rehan Kapadia, Steven Chuang, Hui Fang, Paul Leu, Kartik Ganapathi, Elena Plis, Ha Kim Sul, Szu-Ying Chen, Morten Madsen, Alexandra Ford, Yu-Lun Chueh, Sanjay Krishna e Sayeef Salahuddin.

Para fazer com que suas plataformas de XOI, Javey e seus colaboradores cresceu de cristal único arseneto de índio filmes finos (10 a 100 nanômetros de espessura) sobre um substrato fonte preliminar então lithographically estampados os filmes em arrays ordenados de nanofitas. Depois de ser removido do substrato através de uma fonte de corrosão úmida seletivo de uma camada subjacente de sacrifício, as matrizes nanofita foram transferidos para o substrato de silício / sílica através de um processo de estampagem.

Javey atribuiu o excelente desempenho dos transistores eletrônicos XOI às pequenas dimensões do "X" ativo camada e ao papel decisivo desempenhado pelo confinamento quântico, que serviu para ajustar a estrutura do material da banda e propriedades de transporte. Embora ele e seu grupo utilizado arseneto de índio como semicondutores compostos, a tecnologia deve acomodar facilmente outros compostos III / V semicondutores também.

"Pesquisas futuras sobre a escalabilidade do nosso processo para o processamento de wafer de 8 polegadas e 12 polegadas, é necessário", disse Javey.

Last Update: 26. November 2011 07:35

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