Германий превосходит кремний в энергоэффективных транзисторах

Группа ученых из Лаборатории наноэлектронных материалов (NaMLab) и Кластера передовых исследований по электронике (cfaed) в Дрезденском технологическом университете продемонстрировала первый в мире транзистор на основе германия, который может переключаться между электронной (n) и дырочной (p) проводимостью. Транзисторы на основе германия могут работать при низком напряжении питания и пониженном потреблении энергии из-за меньшей энергетической щели по сравнению с кремнием. Кроме того, реализованные транзисторы на основе германия могут быть переконфигурированы между электронной и дырочной проводимостью с помощью напряжения, приложенного к одному из электродов затвора. Это позволяет реализовать схемы с меньшим количеством транзисторов по сравнению с современными КМОП-технологиями.

В современной цифровой электронике доминируют интегральные схемы, построенные на транзисторах. На протяжении более четырех десятилетий транзисторы были миниатюризированы для повышения вычислительной мощности и скорости. Недавние разработки направлены на то, чтобы сохранить эту тенденцию, используя материалы с более высокой подвижностью носителей в канале транзистора, чем кремний, такие как германий и индий-арсенид. Одним из ограничений в использовании этих материалов является более высокая потеря статической мощности в выключенном состоянии транзистора, также возникающая из-за их малой ширины щели. Команде ученых, руководимой Йенсом Троммером (Jens Trommer) и д-ром Вальтером Вебером (Walter Weber) из NaMLab в сотрудничестве с cfaed удалось решить эту проблему, придумав нанопроволочный германиевый транзистор с независимыми зонами затвора. Доктор Вебер, возглавляющий исследовательскую группу по нанопроводам в cfaed, отметил: «Впервые результаты демонстрируют сочетание низких рабочих напряжений с уменьшенной утечкой в нерабочем состоянии. Результаты являются ключевым фактором для создания новых энергосберегающих схем».

Показан энергосберегающий нанопроволочный германиевый транзистор с программируемой p- и n-проводимостью (изображение поперечного сечения, полученного с помощью просвечивающего электронного микроскопа)