Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), TU Dresden ve NaMLab ile ortak bir araştırma ekibi gösterdi bunlar çekme gerilimi altına konduğunda nanotellerde önemli ölçüde arttırılmış elektron hareketliliği. Transistör performansı için önemli bir ölçüt olan artan elektron hareketliliğinin, gelecekteki çipler için daha da hızlı transistörlerin kilidini açabilecek önemli performans, termal ve güç verimliliği iyileştirmeleri sağlaması bekleniyor.
En önemlisi, araştırma yarı iletken uzayda iyi bilinen malzemeler üzerinde çalışıyor: araştırma, endüstriyel üretimde zaten yaygın olarak kullanılan ve yüksek bir içsel elektron hareketliliğine sahip olduğu bilinen bir bileşik olan galyum arsenit nanotel yapılarına odaklandı. Nature’da yayınlanan araştırma, nanotel tabanlı transistör tasarımlarının benzersiz bir özelliğinden yararlanıyor, çünkü atomik yapısı zarar görmeden muazzam miktarda elastik gerilime maruz kalabiliyorlar.
“Çekirdekteki etkin elektron kütlesini etkileriz. Elektronlar tabiri caizse daha hafif hale geliyor, bu da onları daha hareketli kılıyor.” HZDR’nin İyon Işını Fiziği ve Malzeme Araştırmaları Enstitüsü’nden bilim adamı Dr. Emmanouil Dimakis açıkladı. “Çekirdekteki elektronların çekme-gergin kristal yapıda daha da hareketli olması gerektiğini biliyorduk,” o devam etti. “Ama bilmediğimiz şey, tel kabuğun çekirdekteki elektron hareketliliğini ne ölçüde etkileyeceğiydi. Çekirdek son derece incedir, elektronların kabukla etkileşime girmesine ve onun tarafından saçılmasına izin verir.”
Ekip bunu, galyum arsenit nanotel çekirdeklerini bir indiyum alüminyum arsenit kabuğuna sararak başardı. Farklı atomik düzenlemesi nedeniyle kabuk, çekirdeklere elastik bir gerilim uygular. Araştırma, galyum arsenit nanotellerinin çekirdeğine uygulanan bu yüksek seviyelerde elastik gerilmenin, geleneksel gerilimsiz veya toplu galyum arsenit çözümleriyle (Intel’in zaten araştırdığı) karşılaştırıldığında elektron hareketliliğini en az %30 artırabildiğini kanıtlıyor. Araştırmacılar, nanotel tasarımlarının elektron hareketliliğinde %50’lik bir gelişmenin kilidini açabileceğini ve tasarımlarının avantajlarını ilerletebileceğini teorize ettiler. Görünüşe göre gerilim sadece insanlarda meydana gelen değişiklikleri hızlandırmıyor.
Bu ultra rekabetçi alanda daha etkili, performanslı ve ölçeklenebilir tasarımlar için yarışan çok sayıda endüstri ve araştırma uzmanı ekibiyle birlikte, yarı iletken endüstrisinde malzeme ve tasarım araştırması bol miktarda bulunur. Performans gereksinimleri mevcut teknolojilerin sınırlarını zorlarken, araştırmalar giderek daha egzotik çözümlere odaklanıyor. Bunlar, kaynak mevcudiyeti ve maliyet (silisyumun mevcut tercih edilen malzeme olmasının nedenlerinden ikisi) ve aynı zamanda mevcut üretim araçları ve teknikleri ile uyumluluk açısından dengelenmelidir. fabrikasyon tesisleri.
Ekip şimdi araştırmalarından kaynaklanan ilk çalışan prototip tasarımlarını geliştirmek istiyor. Halihazırda kuramlaştırdıkları %50 elektron hareketliliği iyileştirmesi için nanotel boyutlarını ve adımını ve ayrıca dopingin etkilerini (bileşiklere silikon gibi ek elementler ekleyerek) optimize etmeyi planlıyorlar.