Altes Material öffnet neue Wege zu schnelleren, effizienteren Chips
Ein bereits in den 1950er Jahren genutztes Material erlebt in der Chipentwicklung seine Renaissance. Denn neueste Forschungen zeigen einen Weg, wie es zu deutlich leistungsfähigeren und effizienteren Komponenten verarbeitet werden kann.
Seit Jahrzehnten bildet Silizium die Basis moderner Elektronik. Doch je kleiner Bauteile werden und je dichter sie zusammensitzen, desto deutlicher stoßen sie an physikalische Leistungsgrenzen. Germanium, ein Material, das schon in den ersten Transistoren der 1950er Jahre eingesetzt wurde, wird daher aktuell wiederentdeckt. Es besitzt von Natur aus bessere elektrische Eigenschaften, ließ sich aber bisher nur schwer in etablierte Siliziumprozesse integrieren.
Ein Team um den Physiker Maksym Myronov hat nun gezeigt, wie dieser Spagat gelingen kann. Die Forschenden erzeugten eine wenige Nanometer dünne Germaniumschicht auf einem Siliziumwafer und versetzten diese in kompressive Spannung. Durch diese gezielte Verformung entstand ein außerordentlich reiner Kristallverbund, in dem sich elektrische Ladung nahezu ungehindert bewegen kann. Das Ergebnis: eine Lochmobilität von 7,15 Millionen Quadratzentimetern pro Voltsekunde. Dieser Wert übertrifft herkömmliches Industriesilizium um ein Vielfaches.
Auch der kanadische Mitautor Sergei Studenikin sieht in dem Durchbruch einen wichtigen Meilenstein. Die Messwerte setzten "einen neuen Maßstab für Ladungstransport in Halbmetallen der Gruppe IV" und eröffneten Perspektiven für schnellere, stromsparendere Elektronik sowie für quantentechnologische Anwendungen, die ohne kostspielige Spezialmaterialien auskommen.
Siehe auch:
Germanium kommt wieder
Wissenschaftlern der University of Warwick und des kanadischen National Research Council ist ein entscheidender Fortschritt in der Halbleiterforschung gelungen. Sie berichten von der bislang höchsten gemessenen Lochbeweglichkeit in einem Material, das vollständig mit heutigen Herstellungsverfahren der Siliziumindustrie kompatibel ist. Damit rückt eine neue Generation besonders schneller und energieeffizienter Chips in greifbare Nähe.Seit Jahrzehnten bildet Silizium die Basis moderner Elektronik. Doch je kleiner Bauteile werden und je dichter sie zusammensitzen, desto deutlicher stoßen sie an physikalische Leistungsgrenzen. Germanium, ein Material, das schon in den ersten Transistoren der 1950er Jahre eingesetzt wurde, wird daher aktuell wiederentdeckt. Es besitzt von Natur aus bessere elektrische Eigenschaften, ließ sich aber bisher nur schwer in etablierte Siliziumprozesse integrieren.
Ein Team um den Physiker Maksym Myronov hat nun gezeigt, wie dieser Spagat gelingen kann. Die Forschenden erzeugten eine wenige Nanometer dünne Germaniumschicht auf einem Siliziumwafer und versetzten diese in kompressive Spannung. Durch diese gezielte Verformung entstand ein außerordentlich reiner Kristallverbund, in dem sich elektrische Ladung nahezu ungehindert bewegen kann. Das Ergebnis: eine Lochmobilität von 7,15 Millionen Quadratzentimetern pro Voltsekunde. Dieser Wert übertrifft herkömmliches Industriesilizium um ein Vielfaches.
Besser als Silizium
Myronov betont, dass das neue "compressively strained germanium-on-silicon"-Material sowohl die Beweglichkeitsrekorde traditioneller Hochleistungs-Halbleiter wie Galliumarsenid übertrifft als auch problemlos in bestehende Fertigungsketten integrierbar ist. Dies sei ein wesentlicher Schritt hin zu skalierbaren Schaltungen für klassische Rechner und künftige Quantencomputer.Auch der kanadische Mitautor Sergei Studenikin sieht in dem Durchbruch einen wichtigen Meilenstein. Die Messwerte setzten "einen neuen Maßstab für Ladungstransport in Halbmetallen der Gruppe IV" und eröffneten Perspektiven für schnellere, stromsparendere Elektronik sowie für quantentechnologische Anwendungen, die ohne kostspielige Spezialmaterialien auskommen.
Zusammenfassung
- Wissenschaftler erreichen Rekordwert bei Lochbeweglichkeit in Germanium
- Germanium aus den 1950ern feiert Comeback in moderner Chipentwicklung
- Material erreicht 7,15 Millionen Quadratzentimeter pro Voltsekunde
- Kompressiv verspannte Germaniumschicht auf Silizium ermöglicht Durchbruch
- Neue Technik übertrifft Galliumarsenid und ist industriell kompatibel
- Innovation verspricht schnellere und energieeffizientere Elektronik
- Bedeutender Fortschritt sowohl für klassische als auch für Quantencomputer
Siehe auch:
Thema:
