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對硅的超薄的替代將來的電子的

Published on November 22, 2010 at 5:59 PM

有在搜索的好消息半導體的下一代。 有美國能源部的研究員勞倫斯伯克利國家實驗室 (伯克利實驗室) 和加州大學 (UC) 伯克利,順利地集成半導體銦砷化物的超薄的層在硅體上的用非常好的電子屬性創建 nanoscale 晶體管。 半導體 III-V 系列,銦砷化物的親屬提供幾個好處作為替代為硅包括優越電子遷移率和速度,做它將來的高速,低功率電子設備的一名 oustanding 的候選人。

「我們顯示了銦砷化物層的異種綜合化的一個簡單的途徑下來對 10 毫微米的厚度在硅體的」,系科學家和計算機科學說伯克利實驗室的材料學分部和電機學教授的阿里 Javey,在加州大學伯克利分校,導致此研究。

製造銦氧化物 (InAs) 設備從 a) 外延生長開始,并且銘刻 InAs 到是的 nanoribbon 列陣请獲得標記在硅/硅土 (Si/SiO2) 基體上; b) 和 c) InAs 在 Si/SiO2 的 nanoribbon 列陣; d) 和 e) InAs 在 Si/SiO2 的 nanoribbon 超結構。

「我們隨後製造的設備顯示在 III-V 設備附近設想的性能極限有最小的損失當前的運行。 我們的設備也陳列了優越性能根據電流密度和跨電導與相似的維數比較硅晶體管」。

對於所有其精采電子屬性,硅有提示強烈的搜索替代半導體用於將來的設備的限制。 Javey 和他的研究小組著重複合 III-V 半導體,以雄偉電子輸運性質為特色。 這個挑戰是查找插入這些化合物半導體方式到用於的這種源遠流長,低價的加工技術導致今天基於硅的設備。 假使硅和 III-V 化合物半導體之間的大格子配錯, III-V 直接 hetero 外延增長在硅體的是富挑戰性和複雜的和經常導致大容積缺陷。

「我們展示了什麼我們告訴 ` XOI』,或複合半導體在裝绝緣體工技術平臺,與今天 ` SOI 是並行』,或绝緣體上硅薄膜平臺」, Javey 說。 使用一個外延調用方法, 「我們調用單一水晶在硅/硅土基體,然後被製造的設備的銦砷化物超薄的層使用常規處理技術為了分析 XOI 材料和設備屬性」。

此研究的結果在日記帳本質被發布了,在題為的文件, 「在裝绝緣體工層的超薄的化合物半導體高性能 nanoscale 晶體管的」。 合著與 Javey 的報表是 Hyunhyub Ko, Kuniharu Takei, Rehan Kapadia,史蒂文閣宗, Hui 犬齒,保羅列伊, Kartik Ganapathi,埃琳娜 Plis, Ha Sul 金, Szu-Ying 陳, Morten Madsen,亞歷山德拉福特, YuLun Chueh, Sanjay Krishna 和 Sayeef 薩拉赫丁省。

要做他們的 XOI 平臺, Javey 和他的合作者生長單一水晶薄膜的銦砷化物 (10 到 100 毫微米厚實) 在一個初步的來源基體平版印刷然後仿造影片到被定購的一些 nanoribbons。 在從來源基體以後被去除通過一塊基礎犧牲層的有選擇性的濕蝕刻, nanoribbon 列陣調用了到硅/硅土基體通過一個標記的進程。

Javey 歸因於 XOI 晶體管的非常好的電子性能數量分娩和這個重要角色的扮演的小的維數有效的 「X」層,服務調整材料的帶狀組織和輸運性質。 雖然他和他的集體僅僅使用了銦砷化物作為他們的化合物半導體,技術應該容易地適應其他複合 III/V 半導體。

「對我們的 8 英寸和 12 英寸薄酥餅處理的進程的可縮放性的將來的研究是需要的」, Javey 說。

「前進我們相信 XOI 基體可以通過薄酥餅接合進程得到,但是我們的技術應該使成為可能製造 p- 和 n- 類型在同一個籌碼的晶體管在最佳的 III-V 半導體基礎上的補充電子的。

「此外,此概念可以用於直接地集成高性能光電二極管、激光和發光二極管在常規硅體。 唯一地,此技術可能使我們學習無機半導體基本材料屬性,當這個厚度被縮減對仅一些塊基本層時」。

此研究被資助了一部分由從勞倫斯伯克利國家實驗室的 LDRD 授予和由在 MIT 的 MARCO/MSD 重點中心、英特爾和伯克利傳感器和致動器中心。

Last Update: 26. January 2012 11:07

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