HuisNieuwsGecomprimeerd germanium voor apparaten met hoge mobiliteit

Gecomprimeerd germanium voor apparaten met hoge mobiliteit

Onderzoekers tonen aan dat nanometerdun germanium op silicium een hoge ladingsmobiliteit mogelijk maakt, waardoor de energie-efficiënte werking van klassieke en kwantumhalfgeleiderapparaten op standaard fabricageplatforms wordt ondersteund.




Naarmate elektronische apparaten kleiner worden en de vraag naar stroom toeneemt, bereiken traditionele siliciumhalfgeleiders fysieke grenzen als gevolg van de hogere energiedissipatie.Onderzoekers onderzoeken materialen die hoge elektrische prestaties combineren met compatibiliteit met bestaande chipproductieprocessen.

Een team van de Universiteit van Warwick en de National Research Council of Canada heeft een nanometerdunne, onder druk gespannen germaniumlaag op silicium ontwikkeld, waarmee een recordbrekende elektrische ladingsmobiliteit wordt bereikt.Het onderzoek werd gepubliceerd in Materials Today.

De doorbraak werd bereikt door de germanium-epilaag zorgvuldig te ontwerpen met nauwkeurige spanning, waardoor een ultrazuivere kristalstructuur ontstond die ervoor zorgt dat elektrische lading vrijwel zonder weerstand kan bewegen.Het materiaal vertoonde een recordmobiliteit van 7,15 miljoen cm² per volt-seconde, veel beter dan conventioneel silicium, waardoor een snellere werking en een lager energieverbruik mogelijk zijn.

Dit onder druk gespannen germanium-op-siliciummateriaal combineert toonaangevende mobiliteit met industriële schaalbaarheid, waardoor het compatibel is met de moderne productie van siliciumhalfgeleiders.Het biedt een praktisch traject voor de volgende generatie elektronica, waaronder kwantumcomputers, spinqubits, cryogene controllers, AI-processors en datacenterhardware met verminderde energie- en koelingseisen.

Belangrijke kenmerken van het onderzoek zijn onder meer:

Gatenmobiliteit van 7,15 miljoen cm²/V·s
Nanometerdunne germanium-epilaag op silicium
Ultrazuivere kristalstructuur voor vrijwel wrijvingsloze laadstroom
Compatibel met reguliere siliciumhalfgeleiderprocessen
Maakt snellere, energiezuinigere klassieke en kwantumapparaten mogelijk
Dr. Sergei Studenikin, Principal Research Officer van de National Research Council of Canada, zegt: “Dit zet een nieuwe maatstaf voor ladingstransport in groep-IV halfgeleiders en opent de deur naar snellere, energiezuinigere elektronica die volledig compatibel is met de bestaande siliciumtechnologie.”