Ultrathin Alternativ till Silikoner för Framtida Elektronik

Published on November 22, 2010 at 5:59 PM

det finns bra nyheterna i sökandet för nästa generation av halvledare. Forskare med U.S.-Avdelningen av Energis Laboratoriumet för den Lawrence Berkeley Medborgare (det Berkeley Labbet) och Universitetar av Kalifornien (UC) Berkeley, har lyckat integrerat ultra-tunna lagrar av halvledareindiumarseniden på en silikonsubstrate för att skapa en nanoscaletransistor med utmärkt elektronisk rekvisita. En medlem av III--Vfamiljen av halvledare, indiumarsenide erbjuder flera fördelar som ett alternativ till inklusive överlägsen elektronrörlighet för silikoner, och hastighet, som gör det en oustanding kandidat för framtida snabbt, låg-driver elektroniska apparater.

”Har Vi visat att en enkel rutt för den heterogena integrationen av indiumarsenidelagrar besegrar till en tjocklek av 10 nanometers på silikonsubstrates,” något att säga Ali Javey, en fakultetforskare i det Berkeley Labb Uppdelning för Vetenskaper för Material och en professor av elektrisk iscensätta och datavetenskap på Uc Berkeley, som ledde denna forskning.

att Fabricera en apparat för indiumoxid (InAs) startar med a) som växer epitaxially, och etsa InAs in i nanoribbonsamlingar, som är, få stämplad på en substrate för silikoner/för silica (Si/SiO2); b) och nanoribbonsamlingar för c) InAs på Si/SiO2; D) och nanoribbonsuperstructures för e) InAs på Si/SiO2.

”Visades apparaterna som vi därpå fabricerade, för att fungera nära den projekterade kapaciteten begränsar av III--Vapparater med den minsta läckageströmmen. Vår ställda ut överlägsna kapacitet för apparater också benämner in av strömtäthet och transconductance, som jämfört till silikontransistorer av liknande dimensionerar.”,

För all dess underbar elektronisk rekvisita har silikon begränsningar som har meddelat ett intensivt sökande för att alternativa halvledare används i framtida apparater. Javey och hans forskninggrupp har fokuserat på sammansatt III--Vhalvledare, som presenterar superb elektrontransportrekvisita. Utmaningen har varit att finna a långt av att plugga dessa sammansatt halvledare in i den etablerade brunnen -, låg-kosta att bearbeta teknologi den van vid jordbruksprodukter dagens silikon-baserade apparater. Rikta hetero-epitaxial tillväxt av III-V på silikonsubstrates är utmana och komplext, och ofta hoppar av resultat i en kickvolym av, Givet den stora gallermismatchen mellan silikoner och sammansatt halvledare för III-V.

”Har Vi visat vad vi kallar en ` XOI,' eller den sammansatt halvledare-på-isolator teknologiplattformen, som är parallell till dagens ` SOI,' eller denisolator plattformen,” något att säga Javey. ”Genom Att Använda en epitaxial överföringsmetod, överförde vi ultrathin lagrar av singel-kristallen indiumarseniden på silikon-/silicasubstrates, då fabricerade apparater genom att använda konventionella bearbeta tekniker för att karakterisera den materiella XOIEN och apparatrekvisita.”,

Resultaten av denna forskning har publicerats i föra journal överNaturen, i ett pappers- betitlat, ”den Ultrathin sammansatt halvledaren på isolatorlagrar för kick-kapacitet nanoscaletransistorer.”, Co-Vara upphovsman till rapporten med Javey var Hyunhyub Ko, Kuniharu Takei, Rehan Kapadia, Steven Chuang, den Hui Huggtanden, den Paul Leuen, Kartik Ganapathi, Elena Plis, Ha Sul Kim, Szu-Ying Chen, Morten Madsen, Alexandra Ford, Yu-Lun Chueh, Sanjay Krishna och Sayeef Salahuddin.

Att göra deras XOI-plattformar växte Javey och hans kollaboratörer den tunna singel-kristallen indiumarseniden filmar (10 till 100 nanometers tjockt) på en förberedande åtgärdkällsubstrate därefter mönstrade lithographically filmar in i beställde samlingar av nanoribbons. Når du har tagits bort från källsubstraten till och med en selektiv blöta-etsning av ett bakomliggande sacrificial lagrar överfördes nanoribbonsamlingarna till den silikon-/silicasubstraten via en processaa stämpling.

Javey tillskrivade den utmärkta elektroniska kapaciteten av XOI-transistorerna till det litet dimensionerar av lagrar för aktiv ”X”, och den kritiska rollen som lekas av quantumfångenskap, som tjänade som att trimma materialets musikband, strukturerar och transporterar rekvisita. Även Om han och hans grupp använde endast indiumarseniden som deras sammansatt halvledare, bör teknologin klart hysa andra halvledare för sammansättning III/V som väl.

”Flytta sig mycket långsamt Framtida forskning på möjlighet att bestiga av vårt processaa för 8, och 12 flytta sig mycket långsamt att bearbeta för rån är nödvändiga,”, sade Javey.

”Röra framåt tror vi att XOI-substratesna kan erhållas till och med en processaa rånbindning, men vår teknik bör göra det möjlighet för att fabricera både p, och n-typtransistorer på samma gå i flisor för kompletterande elektronik som baseras på optimala III--Vhalvledare.

”Dessutom, kan detta begrepp vara van vid integrerar direkt kickkapacitetsfotodioder, laser och tänder - utsändande av dioder på konventionella silikonsubstrates. Unikt kunde denna teknik möjliggöra oss till studien den grundläggande materiella rekvisitan av oorganiska halvledare, när tjockleken skalas besegrar till endast några atom- lagrar.”,

Denna forskning betalades i del av ett LDRD-lån från det Lawrence Berkeley MedborgareLaboratoriumet, och vid MARCOEN/MSD Fokusera Centrerar på MIT, Intel Corporation, och den Berkeley Avkännaren och Utlösaren Centrerar.

Last Update: 26. January 2012 19:24

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