Elektronik bileşenlerin doğrudan yarı iletken blok üzerinde "büyümesi", elektronik çalışmayı yavaşlatan ve engelleyen dağınık, gürültülü oksidasyon saçılımını önler.
Bu ay yapılan bir UNSW çalışması, ortaya çıkan yüksek mobiliteye sahip bileşenlerin, kuantum hesaplamadaki yüksek frekanslı, ultra küçük elektronik cihazlar, kuantum noktaları ve kübit uygulamaları için ideal adaylar olduğunu gösteriyor.
Daha küçük, daha hızlı ama aynı zamanda daha gürültülü anlamına gelir
Bilgisayarları daha hızlı hale getirmek, giderek daha küçük transistörler gerektirir; bu elektronik bileşenler artık yalnızca bir avuç nanometre boyutundadır. (Modern akıllı telefonların posta pulu büyüklüğündeki merkezi çipinde yaklaşık 12 milyar transistör bulunmaktadır.)
Ancak daha küçük cihazlarda bile elektronların içinden aktığı kanalın, elektronlar arasındaki arayüze çok yakın olması gerekir. Yarıiletken ve kapıyı açmak için kullanılan metal kapı Transistor açık ve kapalı. Kaçınılmaz yüzey oksidasyonu ve diğer yüzey kirleticileri, kanal boyunca akan elektronların istenmeyen saçılmasına neden olur ve ayrıca kuantum cihazları için özellikle sorun yaratan dengesizliklere ve gürültüye yol açar.
Yeni çalışmada araştırmacılar, ultra ince bir metal geçidin bir parçası olarak büyütüldüğü transistörler yaratıyorlar. yarıiletken yarı iletken yüzeyin oksidasyonundan kaynaklanan sorunları önleyen kristal.
Bu yeni tasarımın, yüzey kusurlarından kaynaklanan istenmeyen etkileri önemli ölçüde azalttığını ve nano ölçekli kuantum nokta kontaklarının, geleneksel yaklaşımlar kullanılarak üretilen cihazlara göre önemli ölçüde daha düşük gürültü sergilediğini gösterdik.
Bu yeni tek kristal tasarım, ultra küçük elektronik cihazlar, kuantum noktaları ve kubit uygulamaları yapmak için ideal olacak.
Yarı iletken cihazlar günümüz elektroniklerinin temelini oluşturur. Alan etkili transistörler (FET'ler), tüketici elektroniğinin, bilgisayarların ve telekomünikasyon cihazlarının yapı taşlarından biridir.
Yüksek elektron hareketlilik transistörleri (HEMT'ler), farklı bant aralığına sahip iki yarı iletkeni birleştiren (yani "heteroyapılardır") alan etkili transistörlerdir ve cep telefonları, radar, radyo ve radyo gibi yüksek güçlü, yüksek frekanslı uygulamalar için yaygın olarak kullanılır. uydu iletişimi.
Bu cihazlar (geleneksel cihazlarla karşılaştırıldığında) yüksek iletkenliğe sahip olacak şekilde optimize edilmiştir. mosfet Cihazlar) daha düşük cihaz gürültüsü sağlamak ve daha yüksek frekanslı işlemleri mümkün kılmak için. Bu cihazlardaki elektron iletiminin iyileştirilmesi, kritik uygulamalardaki cihaz performansını doğrudan iyileştirecektir.
Giderek daha küçük elektronik cihazlar yapma arayışı, HEMT'lerdeki iletken kanalın cihazın yüzeyine yakın olmasını gerektirmektedir. Yıllar boyunca birçok araştırmacıyı rahatsız eden zorlu kısmın kökleri basit elektron taşıma teorisine dayanmaktadır:
Elektronlar katılarda seyahat ederken, ortamdaki kaçınılmaz yabancı maddeler/yük nedeniyle oluşan elektrostatik kuvvet, elektron yörüngesinin orijinal yoldan sapmasına neden olur: "elektron saçılması" adı verilen süreç. Saçılma olayları ne kadar fazla olursa, elektronların katı içinde hareketi o kadar zorlaşır ve dolayısıyla iletkenlik de o kadar düşük olur.
Yarı iletkenlerin yüzeyi genellikle yüzey atomlarının tatmin edilmemiş kimyasal bağları veya "sallantılı" bağları tarafından hapsedilen yüksek düzeyde istenmeyen yüke sahiptir. Bu yüzey yükü kanaldaki elektronların saçılmasına neden olur ve cihazın iletkenliğini azaltır. Sonuç olarak iletken kanal yüzeye yaklaştırıldığında HEMT'nin performansı/iletkenliği hızla düşer.
Ek olarak yüzey yükü, iletkenliği düşürmenin yanı sıra kuantum nokta kontakları ve kuantum noktaları gibi hassas cihazlarda yük gürültüsüne yol açan yerel potansiyel dalgalanmaları yaratır.
Çözüm: Anahtarlama kapısının büyütülmesi öncelikle saçılmayı azaltır
Cambridge Üniversitesi'ndeki levha yetiştiricileriyle iş birliği yapan UNSW Sidney'deki ekip, levhayı büyüme odasından çıkarmadan önce epitaksiyel bir alüminyum kapının büyütülmesiyle yüzey yüküyle ilgili sorunun ortadan kaldırılabileceğini gösterdi.
Ekip, neredeyse aynı yapılara ve büyüme koşullarına sahip iki plaka üzerinde üretilen sığ HEMT'leri karşılaştırdı; biri epitaksiyel alüminyum kapılı, diğeri ise alüminyum oksit dielektrik üzerine yerleştirilen ex-situ metal kapılı.
Düşük sıcaklıkta aktarım ölçümleri kullanarak cihazları karakterize ettiler ve epitaksiyel geçit tasarımının, iletkenlikte 2.5 kata kadar artışla yüzey yükü saçılımını büyük ölçüde azalttığını gösterdiler.
Ayrıca epitaksiyel alüminyum geçidin nanoyapılar oluşturacak şekilde düzenlenebileceğini de gösterdiler. A kuantumÖnerilen yapı kullanılarak üretilen nokta kontağı, son derece düşük şarj gürültüsüyle sağlam ve tekrarlanabilir 1 boyutlu iletkenlik kuantizasyonu gösterdi.
Ultra sığ levhalardaki yüksek iletkenlik ve yapının tekrarlanabilir nano cihaz üretimiyle uyumluluğu, MBE'de yetiştirilen alüminyum kapılı levhaların ultra küçük elektronik cihazlar, kuantum noktaları ve kübit uygulamaları yapmak için ideal adaylar olduğunu gösteriyor.
ELE Zamanları
-
ELE Zamanlarıhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInfineon, Invest India ile İşbirliği Yaparak Güneş Enerjili Pompalar için Motor Sürücü Tasarımı Mücadelesi Konusunda Yeşil Tarımda Ekosistem Gelişimini Destekliyor
-
ELE Zamanlarıhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInbase, 1.75” IPS Ekranlı 'Urban Lite Z' Akıllı Saatini Piyasaya Sürüyor
-
ELE Zamanlarıhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsSTMicroelectronics, Global Shutter Entegrasyonu Konusunda Eyeris ile İşbirliği Yapıyor algılayıcı Otomotiv Kabin İçi İzleme Çözümü
-
ELE Zamanlarıhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsChipmaker GlobalFoundries ABD Halka Arzı İçin Gizli Olarak Başvuruda Bulundu: Kaynaklar