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Jun 14, 2023

Germanio

Researchers from multiple research institutes have demonstrated electrons and

Ricercatori di diversi istituti di ricerca hanno dimostrato che gli elettroni e le lacune possono muoversi più velocemente in specifiche leghe di germanio-stagno rispetto al silicio o al germanio. La ricerca è stata condotta per migliorare i transistor orientati verticalmente e mostra circuiti con tensioni operative inferiori e ingombri molto più ridotti rispetto ai circuiti planari equivalenti.

Ricercatori del ForschungsZentrum Jülich, Germania; l'Università di Leeds, Regno Unito; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Francoforte (Oder), Germania, e RWTH Aachen University, Germania, hanno contribuito a un articolo pubblicato su Nature Communications Engineering, intitolato Vertical GeSn Nanowire MOSFETs for CMOS Beyond Silicon.

Hanno riferito che i transistor germanio-stagno mostrano una mobilità elettronica 2,5 volte superiore a quella di un transistor comparabile realizzato in germanio puro. E poiché il germanio e lo stagno appartengono entrambi al Gruppo IV della tavola periodica, lo stesso gruppo del silicio, questi transistor potrebbero essere integrati direttamente nei chip di silicio convenzionali con le linee di produzione esistenti.

L'articolo rileva che "le leghe di GeSn offrono una banda proibita di energia regolabile variando il contenuto di Sn e offset di banda regolabili in eterostrutture epitassiali con Ge e SiGe. Infatti, un recente rapporto ha dimostrato che l'uso di stagno all'8% legato con il 92% il germanio come fonte sopra i nanofili di Ge migliora le prestazioni del p-MOSFET."

Uno degli aspetti principali dell'articolo è stato lo sviluppo della crescita epitassiale per produrre binarie GeSn in una struttura verticale. L'articolo riporta MOSFET a nanofili gate-all-around fabbricati top-down verticali basati su GeSn con diametri di nanofili fino a 25 nm. Due eterostrutture epitassiali, GeSn/Ge/Si e Ge/GeSn/Ge/Si, sono progettate per facilitare la co-ottimizzazione rispettivamente dei transistor di tipo p e n. Di conseguenza, la piena funzionalità CMOS viene dimostrata con un inverter CMOS. Inoltre, i dispositivi GeSn di tipo n mostrano proprietà di commutazione a basse temperature per soddisfare i requisiti del calcolo quantistico criogenico.

"Oltre alle loro proprietà elettro-ottiche senza precedenti, un grande vantaggio dei binari GeSn è anche che possono essere coltivati ​​negli stessi reattori epitassiaci delle leghe Si e SiGe, consentendo una piattaforma di semiconduttori optoelettronici di tutto il gruppo IV che può essere integrata monoliticamente su Sì", riporta il giornale.

"La collaborazione ha dimostrato il potenziale del GeSn a basso gap di banda per transistor avanzati con proprietà elettriche interessanti, come elevata mobilità dei portatori nel canale, basse tensioni operative e un ingombro ridotto", ha affermato Jean-Michel Hartmann, membro del CEA, coautore di la carta. "L'industrializzazione è ancora lontana. Stiamo avanzando verso lo stato dell'arte e mostrando il potenziale dello stagno germanio come materiale canale."

MOSFET a nanofili GeSn verticali per CMOS Beyond Silicon

www.cea.fr

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