Ученые пробуют заменить традиционный кремний в транзисторах на арсенид галлия-индия.
Микроизображение в просвечивающем микроскопе поперечного сечения нового транзистора: центральная перевернутая V — затвор, два молибденовых контакта по обеим сторонам — исток и сток.
Исследователи из Лаборатории микросистемных технологий при Массачусетском технологическом институте создали самый маленький в мире транзистор, который когда-либо был сделан не из кремниевых материалов. Транзистор выполнен из арсенида галлия-индия, применяющегося в оптоволоконных и радарных изделиях составного материала. Его толщина равна 22 нм, что эквивалентно толщине девяти цепочек ДНК, ну а сам нанометр можно наглядно представить, если получится, как одну миллиардную от метра.
Ученые полагают, что разработка поможет отойти от кремния как основополагающего химического элемента во всей современной вычислительной технике. Проблема состоит в том, что нельзя бесконечно уменьшать размеры транзисторов, как того требует эволюция компьютерной отрасли, ведь рано или поздно они станут настолько крошечными, что проходящий электрический ток их попросту расплавит. А снижать напряжение нет смысла, ибо это замедлит вычисления. Потому существуют серьезные опасения, что до сих пор работающий закон Мура — число транзисторов в рамках того же процессора удваивается каждые два года — перестанет действовать. Арсенид галлия-индия располагает особыми физическими характеристиками, позволяющими сохранить следование закону Мура.
Транзисторы состоят из трех электродов: затвора, истока и стока — затвор управляет потоком электронов между двумя последними. Поскольку внутреннее пространство в транзисторах чрезвычайно мало, электроды должны размещаться чрезвычайно близко друг от друга, причем с такой точностью, которая недостижима даже для сложных инструментов. Исследователи пошли другим путем: они позволили затвору самостоятельно находить удобное положение между двумя другими электродами.
Изобретатели вначале прибегают к эпитаксиальному выращиванию материала, когда испаренные атомы индия, галлия и мышьяка реагируют друг с другом в вакууме, формируя однокристальную структуру. Затем размещается слой молибдена, выступающего контактным металлом для истока и стока. После этого литографией электронного луча «рисуется» точный образец на подложке.
Ненужные участки материала стравливаются, а затворный оксид депонируется на крошечный разрыв. Наконец, испаренный молибден осаждается на поверхность, на которой он формирует затвор, плотно зажатый между двумя электродами.
После того как процесс был поставлен на поток, исследователи приступили к совершенствованию электрических характеристик транзистора: предстоит устранить нежелательное сопротивление, дабы прибавить в производительности. Следует также решительно уменьшить размеры транзистора, выйдя за 10-нм пределы.
Источник: Сотовик
|
