Komponen elektronik "tumbuh" terus ke blok semikonduktor mengelakkan penyebaran oksidasi yang tidak kemas dan bising yang melambatkan dan menghalang operasi elektronik.
Kajian UNSW bulan ini menunjukkan bahawa komponen mobiliti tinggi yang dihasilkan adalah calon ideal untuk frekuensi tinggi, alat elektronik ultra-kecil, titik kuantum, dan aplikasi qubit dalam pengkomputeran kuantum.
Lebih kecil bermaksud lebih pantas, tetapi juga lebih ribut
Untuk menjadikan komputer lebih pantas memerlukan transistor yang lebih kecil, dengan komponen elektronik ini sekarang hanya berukuran beberapa nanometer. (Terdapat kira-kira 12 bilion transistor dalam cip pusat telefon pintar moden bersaiz pos).)
Namun, dalam peranti yang lebih kecil, saluran yang mengalir elektron harus sangat dekat dengan antara muka antara Semikonduktor dan pintu logam digunakan untuk membalikkan Transistor hidup dan mati. Pengoksidaan permukaan yang tidak dapat dielakkan dan pencemaran permukaan lain menyebabkan penyebaran elektron yang tidak diingini mengalir melalui saluran dan juga menyebabkan ketidakstabilan dan kebisingan yang sangat bermasalah bagi peranti kuantum.
Dalam kerja baru, para penyelidik mencipta transistor di mana pintu logam ultra-nipis ditanam sebagai sebahagian daripada semikonduktor kristal, menghalang masalah yang berkaitan dengan pengoksidaan permukaan semikonduktor.
Kami telah menunjukkan bahawa reka bentuk baru ini secara dramatik mengurangkan kesan yang tidak diingini dari ketidaksempurnaan permukaan, dan menunjukkan bahawa kenalan titik kuantum nano menunjukkan bunyi yang jauh lebih rendah daripada peranti yang dibuat menggunakan pendekatan konvensional.
Reka bentuk kristal tunggal baru ini sangat sesuai untuk membuat peranti elektronik ultra kecil, titik kuantum, dan aplikasi qubit.
Peranti semikonduktor adalah ruji elektronik moden. Transistor kesan medan (FET) adalah salah satu blok bangunan elektronik pengguna, komputer dan peranti telekomunikasi.
Transistor mobiliti elektron tinggi (HEMT) adalah transistor kesan medan yang menggabungkan dua semikonduktor dengan jalur lebar yang berbeza (iaitu, mereka adalah "heterostruktur") dan digunakan secara meluas untuk aplikasi frekuensi tinggi berkuasa tinggi seperti telefon bimbit, radar, radio dan komunikasi satelit.
Peranti ini dioptimumkan untuk mempunyai kekonduksian tinggi (berbanding dengan konvensional mosfet peranti) untuk memberikan bunyi peranti yang lebih rendah dan membolehkan operasi frekuensi lebih tinggi. Meningkatkan pengaliran elektron dalam peranti ini secara langsung dapat meningkatkan prestasi peranti dalam aplikasi kritikal.
Usaha membuat peranti elektronik yang semakin kecil menuntut saluran pengalir di HEMT berada berdekatan dengan permukaan peranti. Bahagian yang mencabar, yang telah menyusahkan banyak penyelidik selama bertahun-tahun, berakar pada teori pengangkutan elektron sederhana:
Apabila elektron bergerak dalam pepejal, daya elektrostatik kerana kekotoran / cas yang tidak dapat dielakkan di persekitaran menyebabkan lintasan elektron menyimpang dari jalan asal: proses yang disebut "hamburan elektron". Semakin banyak peristiwa penyerakan, semakin sukar elektron bergerak dalam pepejal, dan dengan itu semakin rendah kekonduksiannya.
Permukaan semikonduktor sering kali mempunyai tahap cas yang tidak diingini yang terperangkap oleh ikatan kimia yang tidak memuaskan - atau ikatan "menggantung" atom permukaan. Cas permukaan ini menyebabkan penyerakan elektron dalam saluran dan mengurangkan kekonduksian peranti. Akibatnya, apabila saluran pengalir didekatkan ke permukaan, prestasi / kekonduksian HEMT menjunam dengan cepat.
Selain itu, cas permukaan menimbulkan fluktuasi potensi tempatan yang, selain menurunkan kekonduksian, mengakibatkan kebisingan cas pada peranti sensitif seperti kontak titik kuantum dan titik kuantum.
Penyelesaiannya: Menumbuhkan gerbang beralih terlebih dahulu mengurangkan penyerakan
Bekerjasama dengan penanam wafer di Cambridge University, pasukan di UNSW Sydney menunjukkan bahawa masalah yang berkaitan dengan cas permukaan dapat dihilangkan dengan menanam gerbang aluminium epitaxial sebelum mengeluarkan wafer dari ruang pertumbuhan.
Pasukan membandingkan HEMT cetek yang dibuat pada dua wafer dengan struktur dan keadaan pertumbuhan yang hampir sama - satu dengan gerbang aluminium epitaxial, dan yang kedua dengan gerbang logam ex-situ yang tersimpan di dielektrik aluminium oksida.
Mereka mencirikan alat yang menggunakan ukuran pengangkutan suhu rendah dan menunjukkan reka bentuk gerbang epitaxial mengurangkan hamburan cas permukaan, dengan peningkatan kekonduksian hingga 2.5 ×.
Mereka juga menunjukkan bahawa gerbang aluminium epitaxial dapat berpola untuk membuat struktur nano. A kuantum-kontak titik yang dibuat menggunakan struktur yang dicadangkan menunjukkan pengkuantalan konduktansi 1D yang kuat dan dapat dihasilkan, dengan bunyi cas yang sangat rendah.
Kekonduksian tinggi dalam wafer ultra-dangkal, dan keserasian struktur dengan fabrikasi peranti nano yang dapat dihasilkan semula, menunjukkan bahawa wafer aluminium berpagar MBE yang ditanam adalah calon yang ideal untuk membuat peranti elektronik ultra kecil, titik kuantum, dan aplikasi qubit.
ELE Kali
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInfineon Menyokong Pembangunan Ekosistem dalam Pertanian Hijau Bekerjasama dengan Invest India pada Cabaran Reka Bentuk Motor untuk Pam Solar
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInbase Melancarkan Smartwatch 'Urban Lite Z' dengan Paparan IPS 1.75 "
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsSTMicroelectronics Bekerjasama dengan Eyeris mengenai Integrasi Global-Shutter sensor Penyelesaian untuk Pemantauan Dalam Kabin Automotif
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsChipmaker GlobalFoundries Fail Secara Rahsia untuk IPO AS: Sumber