Лаборатория Университета Пердью в 1947 году предоставила важнейшую часть первого в мире транзистора - очищенного германиевого полупроводника - и теперь исследователи находятся на переднем крае новой вехи германия.
Команда создала первую современную германиевую схему - комплементарное устройство металл-оксид-полупроводник (КМОП), используя германий в качестве полупроводника вместо кремния.
«Лаборатории Белла создали первый транзистор, но полупроводниковый кристалл из очищенного германия был предоставлен физиками Purdue», - сказал Пейде «Питер» Йе, профессор электротехники и вычислительной техники Purdue.
Германия был вытеснен кремнием в качестве предпочтительного полупроводника для коммерческой КМОП-технологии. Тем не менее, промышленность скоро достигнет предела в том, как можно делать маленькие кремниевые транзисторы, что ставит под угрозу будущие достижения. По словам Йе, германий является одним из материалов, который может заменить кремний, поскольку он может позволить промышленности производить транзисторы меньшего размера и более компактные интегральные схемы.
По сравнению с кремнием, германий также обладает "более высокой подвижностью" для электронов и электронных "дырок", черта, которая делает его сверхбыстрым.
В новых исследованиях исследователи Purdue показали, как использовать германий для производства двух типов транзисторов, необходимых для КМОП-электронных устройств. Ранее материал ограничивался транзисторами «P-типа». Полученные данные показывают, как использовать этот материал также для изготовления транзисторов N-типа. По его словам, поскольку для КМОП-схем необходимы транзисторы обоих типов, полученные данные указывают на возможное применение германия в компьютерах и электронике.
Выводы будут подробно изложены в двух документах, которые будут представлены на Международной встрече IEEE по электронным устройствам 2014 года, которая состоится 15-17 декабря в Сан-Франциско. Одна статья была написана Е и аспирантами Хенг Ву, Натаном Конрадом и Вей Луо, теми же авторами второй статьи вместе с аспирантами Мэнвэй Си, Цзинюнь Чжан и Хун Чжоу.
Материал обладает свойствами, которые затрудняют создание контакта N-типа с низким электрическим сопротивлением для хорошего прохождения тока. Однако германий легируется или пропитывается примесями, изменяющими его свойства. Области, содержащие наибольшее количество примесей, имеют наименьшее сопротивление. Исследователи показали, как стравить верхний слой германия, обнажив наиболее легированную часть, обеспечивающую хороший контакт.
Травление создает утопленные каналы, которые служат затворами, необходимыми для включения и выключения КМОП-транзисторов. Полученные данные показывают, что основная часть схемы, называемая инвертором, является самым эффективным некремниевым инвертором, продемонстрированным до сих пор, сказал Е..
Исследование, проводимое в Центре нанотехнологий Birck в Парке открытий Purdue, частично финансируется Semiconductor Research Corp.