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Jan 11, 2024

Germanio

Investigadores de múltiples institutos de investigación han demostrado electrones y

Investigadores de múltiples institutos de investigación han demostrado que los electrones y los huecos pueden moverse más rápido en aleaciones específicas de germanio y estaño que en el silicio o el germanio. La investigación se realizó para mejorar los transistores orientados verticalmente y muestra circuitos con voltajes operativos más bajos y huellas mucho más pequeñas que los circuitos planos equivalentes.

Investigadores de ForschungsZentrum Jülich, Alemania; la Universidad de Leeds, Reino Unido; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics, Frankfurt (Oder), Alemania, y la Universidad RWTH Aachen, Alemania, contribuyeron con un artículo publicado en Nature Communications Engineering, titulado Vertical GeSn Nanowire MOSFETs for CMOS Beyond Silicon.

Informaron que los transistores de germanio-estaño exhiben una movilidad de electrones que es 2,5 veces mayor que un transistor comparable hecho de germanio puro. Y debido a que el germanio y el estaño se encuentran en el Grupo IV de la tabla periódica, el mismo grupo que el silicio, estos transistores podrían integrarse directamente en chips de silicio convencionales con líneas de producción existentes.

El documento señala que "las aleaciones de GeSn ofrecen una banda prohibida de energía sintonizable al variar el contenido de Sn y las compensaciones de banda ajustables en heteroestructuras epitaxiales con Ge y SiGe. De hecho, un informe reciente ha demostrado que el uso de 8 por ciento de estaño aleado con 92 por ciento El germanio como fuente en la parte superior de los nanocables de Ge mejora el rendimiento del p-MOSFET".

Uno de los principales aspectos del documento fue el desarrollo del crecimiento epitaxial para producir las binarias de GeSn en una estructura vertical. El documento informa sobre MOSFET de nanocables verticales basados ​​en GeSn fabricados de arriba hacia abajo con diámetros de nanocables de hasta 25 nm. Dos heteroestructuras epitaxiales, GeSn/Ge/Si y Ge/GeSn/Ge/Si, están diseñadas para facilitar la optimización conjunta de transistores de tipo p y n, respectivamente. Como resultado, la funcionalidad CMOS completa se demuestra con un inversor CMOS. Además, los dispositivos GeSn de tipo n muestran propiedades de conmutación a bajas temperaturas para cumplir con los requisitos de la computación cuántica criogénica.

"Además de sus propiedades electroópticas sin precedentes, una de las principales ventajas de los binarios de GeSn es que también se pueden cultivar en los mismos reactores de epitaxia que las aleaciones de Si y SiGe, lo que permite una plataforma de semiconductores optoelectrónicos de todo el grupo IV que se puede integrar monolíticamente en Sí", informa el periódico.

"La colaboración demostró el potencial de GeSn de banda prohibida baja para transistores avanzados con propiedades eléctricas interesantes, como alta movilidad de portadores en el canal, bajos voltajes operativos y una huella más pequeña", dijo el CEA Fellow Jean-Michel Hartmann, coautor de el papel. "La industrialización aún está lejos. Estamos avanzando en el estado del arte y mostrando el potencial del germanio estaño como material de canal".

MOSFET verticales de nanocables GeSn para CMOS más allá del silicio

www.cea.fr

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