Германий возвращается в полупроводниковую электронику

Университет Пердью сыграл важную роль в создании первого транзистора в 1947 г., предоставив Bell Labs необходимый для этого полупроводящий кристалл высокочистого германия. Сегодня его сотрудники по-прежнему на переднем крае германиевых исследований. Об этом свидетельствует их очередное достижение, первое современное КМОП-устройство, использующее германий вместо кремния.

Две статьи, посвященные этой работе, будут представлены 15-17 декабря в Сан-Франциско на симпозиуме 2014 IEEE International Electron Devices Meeting.

После успешного дебюта германий почти на 70 лет был вытеснен кремнием, ставшим основным полупроводниковым материалом промышленных КМОП-технологий. Однако теперь, когда индустрия приблизилась к пределу миниатюризации кремниевых транзисторов, германий снова рассматривается как возможная альтернатива, так как он пригоден для создания более компактных интегральных схем. Кроме того, более высокая, чем в кремнии, мобильность электронов и «дырок» позволяет делать эти чипы более быстродействующими.

Прежде этот материал можно было использовать только для изготовления устройств с проводимостью p-типа, но инженеры Пердью в своей работе показали как получать также n-транзисторы, легируя германий примесями. Обе разновидности полупроводниковых устройств являются необходимыми компонентами КМОП-схем, таким образом результаты нового исследования закладывают основы применения германия в компьютерной и электронной технике.

Прорезая в верхнем слое германия глубокие каналы, авторы получали доступ к наиболее сильно легированной области, имеющей наименьшее электрическое сопротивление. Эти каналы служили как затворы для управления КМОП-транзисторами.

Разработанная методика была использована для создания фундаментального элемента КМОП-схем, называемого инвертором, который, как сообщают ученые, продемонстрировал наилучшие функциональные характеристики среди известных на сегодняшний день некремниевых устройств такого типа.