在j Forschungszentrum,一种新的晶体管germanium-tin合金已经被科学家伪造。合金有很多好处在传统开关元素。
germanium-tin处理器是捏造的亥姆霍兹Nano设施,亥姆霍兹联合会中央制造纳米结构和电路技术平台。图片来源:Forschungszentrum j / Sascha Kreklau。
电荷载体有可能迅速行动的材料相比,硅或锗,允许低电压操作。
晶体管似乎是一个充满希望的候选人未来的低功耗,高性能芯片,或许也是为了未来的量子计算机的发展。
过去七年来,一个芯片上的晶体管的数量翻了一倍,大约每两个这么多年摩尔定律,这是现在仍然有效。电路已经变成了更小,但结束这种发展似乎在望。
我们已经到达了一个阶段,结构只有2到3纳米大小。这约等于的直径10原子,这需要我们的极限是可行的。它不会比这小得多。
Qing-Tai赵彼得•格伦伯格研究所(PGI-9) Forschungszentrum j
科学家们一直在寻找一个替代硅,主要材料用于半导体行业。
这个想法是为了找到一个更有利的电子性质的材料,可以用来达到相同的性能与更大的结构。
Qing-Tai赵彼得•格伦伯格研究所(PGI-9) Forschungszentrum j
这项研究主要集中在锗,利用在早期的计算机时代。电子有可能移动快得多的锗硅相比,至少理论上如此。
Qing-Tai赵和他的合作伙伴目前已经领先一步。他们综合锡原子锗晶体点阵来提高电子的性质。许多年前,这个方法是彼得·格伦伯格研究所(PGI-9) Forschungszentrum j。
germanium-tin系统我们已经测试可以克服硅技术的物理限制。
Qing-Tai赵彼得•格伦伯格研究所(PGI-9) Forschungszentrum j
实验而言,germanium-tin晶体管显示电子迁移率大于2.5倍类似纯锗晶体管构成的。
合金新材料的另一个好处是,它是符合目前的CMOS芯片制造过程。锡和锗主要来自类似组在硅元素周期表。因此,germanium-tin晶体管可以直接结合到传统的硅芯片与目前的生产线。
未来的电脑潜力高
孤立的从经典数字计算机、量子计算机也可以获利germanium-tin晶体管。一段时间,有措施,结合部分直接控制电子的量子芯片,它运行在一个量子计算机在温度接近绝对零度。
测量表明,晶体管的germanium-tin将功能明显更好的在这种情况下相比硅制造的。
Qing-Tai赵说,“面临的挑战是要找到一个半导体的开关仍然可以非常快的电压在非常低的温度较低。”
对于硅,这开关曲线变得平缓不到50 K。晶体管需要高电压和功率,最终导致失败的敏感量子位由于供暖。
Qing-Tai赵说,“Germanium-tin执行更好的在这些温度测量12 k,还有希望在更低温度下使用的材料。”
germanium-tin晶体管是一种额外的一步光学芯片上的数据传输。光信号的传输的数据是较早的标准在几个数据网络,因为它明显比数据传输更快、高度节能的电导体。
在微纳电子学,数据通常仍然发送电。j工作组的合作者丹Buca博士已经开发出一种germanium-tin激光传输数据集舞台光直接在硅片。
germanium-tin晶体管,这些激光器提供了一个充满希望的单片集成光子学和纳电子学的解决方案在一个芯片上。
期刊引用
刘,M。等。(2023)垂直GeSn纳米线场效电晶体硅CMOS之外。通信工程。https://doi.org/10.1038/s44172 - 023 - 00059 - 2。
来源:https://www.fz-juelich.de/en