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Jan 11, 2024

Germânio

Pesquisadores de vários institutos de pesquisa demonstraram elétrons e

Pesquisadores de vários institutos de pesquisa demonstraram que elétrons e buracos podem se mover mais rapidamente em ligas específicas de germânio-estanho do que em silício ou germânio. A pesquisa foi feita para aprimorar transistores orientados verticalmente e mostra circuitos com tensões operacionais mais baixas e pegadas muito menores do que circuitos planares equivalentes.

Pesquisadores do ForschungsZentrum Jülich, Alemanha; a Universidade de Leeds, Reino Unido; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Frankfurt (Oder), Alemanha, e RWTH Aachen University, Alemanha, contribuíram para um artigo publicado na Nature Communications Engineering, intitulado Vertical GeSn Nanowire MOSFETs for CMOS Beyond Silicon.

Eles relataram que os transistores germânio-estanho exibem uma mobilidade eletrônica 2,5 vezes maior do que um transistor comparável feito de germânio puro. E como o germânio e o estanho estão ambos no Grupo IV da tabela periódica, o mesmo grupo do silício, esses transistores poderiam ser integrados diretamente em chips de silício convencionais com linhas de produção existentes.

O artigo observa que "as ligas de GeSn oferecem um bandgap de energia ajustável, variando o conteúdo de Sn e compensações de banda ajustáveis ​​em heteroestruturas epitaxiais com Ge e SiGe. De fato, um relatório recente mostrou que o uso de 8 por cento de liga de estanho com 92 por cento o germânio como fonte no topo dos nanofios Ge melhora o desempenho do p-MOSFET."

Um dos principais aspectos do trabalho foi o desenvolvimento do crescimento epitaxial para produzir os binários de GeSn em uma estrutura vertical. O artigo relata sobre MOSFETs de nanofios verticais baseados em GeSn fabricados de cima para baixo com diâmetros de nanofios de até 25 nm. Duas heteroestruturas epitaxiais, GeSn/Ge/Si e Ge/GeSn/Ge/Si, são projetadas para facilitar a co-otimização de transistores tipo p e n, respectivamente. Como resultado, a funcionalidade CMOS completa é demonstrada com um inversor CMOS. Além disso, os dispositivos GeSn do tipo n mostram propriedades de comutação em baixas temperaturas para atender aos requisitos da computação quântica criogênica.

"Além de suas propriedades eletro-ópticas sem precedentes, uma grande vantagem dos binários de GeSn é também que eles podem ser cultivados nos mesmos reatores de epitaxia que as ligas de Si e SiGe, permitindo uma plataforma de semicondutores optoeletrônicos de todo o grupo IV que pode ser integrada monoliticamente em Si", relata o jornal.

"A colaboração demonstrou o potencial do GeSn de baixa banda proibida para transistores avançados com propriedades elétricas interessantes, como altas mobilidades de portadoras no canal, baixas tensões operacionais e uma pegada menor", disse o CEA Fellow Jean-Michel Hartmann, co-autor de o papel. "A industrialização ainda está longe. Estamos avançando no estado da arte e mostrando o potencial do germânio estanho como material de canal."

MOSFETs verticais GeSn Nanowire para CMOS além do silício

www.cea.fr

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