211service.com
シリコンの長いさようなら
今後数十年のうちに、チップメーカーは、より小さなトランジスタをチップに詰め込んでシリコンチップを高速化することができなくなります。これは、シリコントランジスタはリークが多すぎて高価であり、小型化できないためです。
ナノリボン： ヒ化インジウムのストリップは化学的にエッチングされているため、下の表面から放出されます。次に、それらをシリコンウェーハに転写して、高速で低電力のトランジスタを作成できます。
シリコンを引き継ぐことができる材料に取り組んでいる人々は、多くの課題を克服しなければなりません。現在、カリフォルニア大学バークレー校の研究者は、そのようなハードルの1つを乗り越える方法を発見しました。彼らは、化合物半導体材料から高速、低電力、ナノスコピックトランジスタを作成する信頼性の高い方法を開発しました。それらの方法は、既存の方法よりも単純であり、より安価であることが約束されています。
化合物半導体はシリコンよりも優れた電気的特性を備えています。つまり、化合物半導体から作られたトランジスタは、より高速で動作するために必要な電力が少なくて済みます。これらの材料は、軍事通信機器などの高価なニッチアプリケーションにすでに使用されており、グラフェンやカーボンナノチューブなどのよりエキゾチックな潜在的なシリコン代替品よりも優れています。
しかし、化合物半導体材料のウェーハも非常に壊れやすく高価であり、コストが問題にならない場合にのみ問題がない、と述べています。 アリ・ハベイ 、カリフォルニア大学バークレー校の電気工学およびコンピューターサイエンスの准教授。化合物半導体は、たとえば軍用の高価な通信チップで市場に出回っています。
研究者たちは、支持的なシリコンウェーハの上に化合物半導体トランジスタを成長させることで、この脆弱性と費用を克服できると信じています。これは、既存の製造インフラストラクチャと互換性があるはずのトリックです。
ただし、化合物半導体はシリコン上で成長させることはできません。2つの材料の結晶構造の間に不一致があるため、これをうまく行うことは困難です。 Berkeleyグループは、化合物半導体から作られたトランジスタを別の表面で成長させてから、シリコンウェーハに転写できることを示しました。これは、化合物半導体の成長が難しいという事実に対処するためのもっともらしい道だと言います。 アラモのイエス 、Javeyの仕事に関与していなかったMITの電気工学およびコンピュータサイエンスの教授。
バークレーの研究者は、ヒ化インジウムを使用した技術を実証しました。それらは、アルミニウムアンチモン化ガリウムの犠牲的な最上層によって保護されたアンチモン化ガリウムのウェーハの上に材料を成長させます。ウェーハは高品質の結晶性インジウムヒ素膜の成長を可能にし、犠牲層を化学的にエッチングして除去し、ナノスケールのヒ化インジウムストリップを放出します。研究者たちは、ゴム印でナノリボンを拾い上げ、シリコンウェーハの上に置きます。シリコンは、ヒ化インジウムの構造的サポートを提供します。トランジスタの絶縁体として機能する二酸化ケイ素でコーティングされています。トランジスタは、電気を出し入れするための金属ゲートを敷設することで完成します。
Javeyのグループは、先週ジャーナルでオンラインで公開された論文で、この方法で作成されたヒ化インジウムトランジスタの性能について説明しています。 自然 。長さ500ナノメートルのトランジスタは、より複雑な技術を使用して作られた化合物半導体トランジスタと同様に機能します、とJaveyは言います。また、バークレーグループのヒ化インジウムトランジスタは、同等のシリコンよりもはるかに高速ですが、必要な電力は少なく、3.3ボルトと比較して0.5ボルトです。それらの相互コンダクタンス（電圧の変化に対する応答性）は、このサイズのシリコントランジスタの場合よりも8倍優れています。これらのデバイスがどのように準備されたかを考えると、このパフォーマンスは非常に印象的です、とMITの電気工学教授は言います ドミトリ・アントニアディス 。
Javeyは、ヒ化インジウムトランジスタの製造に必要なプロセスは、シリコンのスライスを別の材料のウェーハに配置する必要があるシリコンオンインシュレータ（SOI）エレクトロニクスと呼ばれるチップのクラスを製造するために使用されるプロセスと類似していると述べています。製造中。そのため、彼はそれらをXOIと名付けました。
ウェーハスケールでXOIデバイスを製造するプロセスは、異なるサイズのウェーハ上に構築されたいくつかの異なるタイプの材料を統合する必要がある場合があるため、SOIよりも複雑になると言います。 マイケルメイベリー 、Intelのコンポーネントリサーチディレクター。プロセスがうまくいかない可能性のある方法はたくさんあります、と彼は言います。過去3年間、Intelは、シリコンウェーハ上に化合物半導体を直接成長させるプロセスに取り組んできました。その間にバッファ層を成長させることにより、これまでのところ、トランジスタの性能を妨げる非常に厚いバッファを使用する必要がありますが、Mayberryは、この概念が機能することを証明したと述べています。
メイベリー氏によると、Javeyの研究の価値は、ヒ化インジウムトランジスタがナノスケールに縮小されたときに良好に機能することを示しているということです。これらのデバイスがどのように動作するかはわかりません、と彼は言います。理論家は推測を行ったと彼は言いますが、ナノスケールでは、予期しない量子効果が発生する可能性があります。
Javeyは、トランジスタをはるかに小さくして、それらが性能を維持するかどうかを確認することを計画しています。 MITのデルアラモとアントニアディスは、化合物半導体トランジスタの最終的なスケーリングを決定しようとしています。ペアは30ナノメートルの長さのトランジスタを作りました。小さなスケールでどのような完璧な素材を実現できるかを知りたいとアントニアディスは言います。