Elektroner virker tungere i ekstremt tyndt silicium

I årevis nu, transistorer er blevet mindre og mindre. Forskning udført af Jan-Laurens van der Steen fra MESA+ Institute for Nanotechnology ved University of Twente, Holland, har vist, at elektroner i silicium, der er mindre end ti nanometer tyk, antager usædvanlige egenskaber.

For at få en bedre forståelse af disse nano-skala egenskaber, han har arbejdet på en præcis model, som vil spille en meget vigtig rolle i mikroelektronikindustrien. Han forsvarer sit speciale den 1. april 2011 ved fakultetet for Elektroteknik, Matematik og datalogi.

Moores lov siger, at antallet af transistorer inde i en chip vil fordobles hver 18. måned. For at dette kan ske, transistorer skal blive stadig mindre. Jan-Laurens van der Steens forskning ved University of Twente har set på, hvad der sker, når siliciumkrystaller er tyndere end ti nanometer, en skala, som branchen snart vil nå.

Van der Steens forskning afslørede, at materialets egenskaber begynder at ændre sig drastisk, et fænomen, der ofte findes i nanoteknologi. I silicium af denne tykkelse, det viser sig at være sværere at flytte de frie elektroner rundt. Det ser ud til, at elektronerne bliver tungere i forhold til tykke siliciumprøver. Undersøgelsen viste også, at elektronernes gennemsnitlige frie vej - afstanden, som de kan bevæge sig, før de støder på noget - bliver kortere i tynde siliciumfilm.

For at gøre brug af disse egenskaber, det er vigtigt at være i stand til at forudsige, hvordan transistorer i nanoskala vil lede elektricitet. Van der Steen har derfor udviklet en model, som kan forklare disse egenskaber på både store og små strukturer. Modellen er kendt som en enkelt spredningsmodel og er vigtig for udviklingen af ​​11-nanometer CMOS-generationen og de endnu mindre generationer, der kommer.