Sejak tahun 1940-an, revolusi teknologi informasi yang dipimpin oleh teknologi mikroelektronika telah mendorong perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta perubahan sosial. Selama beberapa dekade terakhir, industri teknologi mikroelektronika telah membuat kemajuan pesat seiring dengan Hukum Moore Menurut prediksi Hukum Moore, jumlah transistor yang dapat ditampung oleh sirkuit terintegrasi akan berlipat ganda kira-kira setiap dua tahun. Saat ini, ukuran pemrosesan terkecil yang dapat dicapai di sirkuit terintegrasi adalah 3-5 nanometer. Saat ini, karena ukuran fitur sirkuit terintegrasi mendekati batas teknologi dan fisik, sangat menantang untuk lebih mengurangi ukuran fitur perangkat transistor.
Dibandingkan dengan bahan semikonduktor silikon curah tradisional, bahan berdimensi rendah dengan skala atom telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Bahan baru seperti tabung nano karbon dan kristal atom dua dimensi terus dicoba untuk membuat bahan saluran atau bahan elektroda untuk transistor. Baru-baru ini, para peneliti dari Pusat Riset Nasional Shenyang untuk Ilmu Material, Institut Riset Logam, Akademi Ilmu Pengetahuan China, bekerja sama dengan banyak unit dalam dan luar negeri untuk menunjukkan untuk pertama kalinya sebuah transistor efek medan sirip saluran lapisan atom vertikal tunggal vertikal (FinFET) (Gambar 1). Menerbitkan makalah penelitian berjudul "A FinFET dengan satu saluran lapisan atom" (A FinFET dengan saluran satu lapisan atom) secara online di "Nature Communications".
Para peneliti merancang templat langkah kristal silikon dengan ketinggian ~ 300nm, dan mencapai kristal lapisan monoatomik sulfida logam transisi (MoS2, WS2, dll.) Yang tumbuh sesuai dengan dinding samping langkah dengan metode deposisi uap kimia semprot basah (CVD). . Melalui penggunaan teknik pemrosesan mikro-nano seperti beberapa etsa (Gambar 2), transistor efek medan sirip dengan satu lapisan bahan dua dimensi yang ekstrim sebagai saluran semikonduktor dibuat, dan susunan transistor efek medan sirip berhasil dibuat (Gambar 3). Selain itu, telah dilakukan upaya untuk mengenalkan tabung nano karbon untuk menggantikan logam tradisional sebagai bahan gerbang, dan hasilnya menunjukkan bahwa bahan ini memiliki sifat pelapis yang lebih baik daripada gerbang logam tradisional dan dapat secara efektif meningkatkan kinerja perangkat. Melalui pengukuran statistik dari ratusan perangkat transistor, rasio on-off arus yang diukur mencapai 107, dan ayunan subthreshold mencapai 300mV / dec (Gambar 4a-d). Perhitungan teoritis menunjukkan bahwa transistor efek medan tipe sirip yang diusulkan dapat mencapai ketahanan yang sangat baik terhadap efek saluran pendek, seperti pengurangan penghalang (DIBL) yang diperkenalkan oleh saluran pembuangan dapat serendah 5mV / V (Gambar 4e-f).
Pekerjaan ini mengurangi lebar bahan saluran FinFET ke skala sub-nanometer (0,6 nm) dari batas lapisan atom tunggal (Gambar 5), dan pada saat yang sama, diperoleh susunan sirip saluran lapisan atom tunggal dengan pitch minimum 50 nm. Pekerjaan tersebut memberikan solusi baru untuk pengembangan perangkat transistor efek medan di era pasca-Moore.
Pekerjaan itu diselesaikan oleh Institut Logam, Universitas Hunan, Universitas Shanxi, Institut Nanoteknologi dan Nano-Bionik Suzhou, Akademi Ilmu Pengetahuan China, Pusat Sains Medan Magnet Tinggi Institut Ilmu Material Hefei, Akademi Ilmu Pengetahuan China, dan Badan Energi Atom Prancis. Tim peneliti dari Institut Logam Han Zheng dan Sun Dongming memimpin proyek penelitian dan melakukan persiapan dan karakterisasi perangkat; kelompok Liu Song dari Universitas Hunan bertanggung jawab atas pertumbuhan CVD; Ph.D. Dong Baojuan dari Universitas Shanxi bertanggung jawab atas pekerjaan simulasi elemen hingga; kelompok penelitian dari Institut Nanoteknologi Suzhou menyediakan Solusi tabung nano karbon untuk persiapan bahan kisi; kelompok penelitian Du Haifeng di pusat medan magnet yang kuat memimpin persiapan dan karakterisasi sampel TEM yang relevan. Chen Maolin, Sun Xingdan, dan Liu Hang (Universitas Hunan) adalah penulis bersama, dan Han Zheng, Sun Dongming, Liu Song, dan Dong Baojuan adalah penulis yang bekerja sama. Pekerjaan penelitian ini didukung oleh National Natural Science Foundation of China, Chinese Academy of Sciences, Pusat Riset Nasional Shenyang untuk Material Science, National Key Research and Development Program Youth Project, dan Youth Thousand Talents Program.
Gambar 1: Transistor efek medan sirip dengan saluran lapisan atom tunggal. a) Diagram skematis perbandingan ukuran material saluran, kristal atom dua dimensi vertikal dan tabung nano karbon tunggal dari proses silikon FinFET. b) Diagram skematis struktur perangkat. Ilustrasi merupakan tampilan skematik penampang. c) Diagram skema senyawa sulfur logam transisi dua dimensi lapis tunggal dengan pertumbuhan konformal bertahap. d-e) Memindai mikrograf elektron dari templat langkah, dengan skala 100 nanometer (kiri) dan 1 mikron (kanan).
Gambar 2: Aliran proses perangkat dan pemindaian foto mikroskop elektron.
Gambar 3: Topografi transistor sirip lapisan monoatomik yang dapat disusun (pitch array minimum adalah 50 nm).
Gambar 4: a) -d) Performa kelistrikan transistor efek medan tipe-atom-lapisan; e) -f) simulasi kalkulasi elemen hingga.
Gambar 5: a) Beberapa konfigurasi transistor efek medan MOSFET; b) Sejarah pengembangan lebar sirip perangkat FinFE.
Sumber: Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences
- Pembaruan teknologi pria tangguh off-road, Land Rover Discovery Sport versi baru dirilis | Berita mobil lini pertama
- Pembaruan teknologi pria tangguh off-road, Land Rover Discovery Sport versi baru dirilis | Berita mobil lini pertama
- Data besar memberi tahu Anda: distribusi kasus impor yang dikonfirmasi dari mahkota baru di luar negeri