Lavmodstandskontakter flytter germanium-elektronik fremad

Forskere ved University of Tokyo viser, at brug af germanider af metaller ved metal-germanium-grænsefladen med passende overfladekrystalplaner, forbedrer kraftigt kontaktmodstanden og enhedens ydeevne germanium halvlederenheder. Resultaterne er rapporteret i Applied Physics Express.

Denne forskning er omtalt i november 2016 -udgaven af ​​online JSAP Bulletin .

Det halvledende element germanium tiltrækker stor interesse for næste generations elektronik på grund af dets høje elektron- og hulmobilitet. Selvom der er påvist germanium-transistoranordninger med høj mobilitet, såsom metalisolatorfelt-effekt-transistorer (MISFET'er), parasitær modstand og undertrykkelse af off-state lækage ved kilde- og afløbsporte hæmmer stadig disse enheders ydeevne. Nu har forskere ved University of Tokyo demonstreret, at ved hjælp af germanider af metaller ved metal-germanium-grænsefladen, og at have det rigtige krystalplan ved overfladen kan i høj grad forbedre kontaktmodstanden og enhedens ydeevne.

En forskel i energiniveauet i båndstrukturen i et metal og en halvleder kan forårsage en barriere, der forhindrer transport af elektroner - "Schottky -barrierehøjden" (SBH). En af de vigtigste bidragydere til kontaktmodstanden i germanium -enheder er "Fermi -niveau fastgørelse", hvor båndbøjning ved grænsefladen øger SBH.

En hypotese for oprindelsen til fastgørelse af Fermi -niveau er, at en dipol induceres, hvor halen af ​​elektronbølgefunktionen møder metaloverfladen. Denne effekt bør reduceres, når elektrontætheden på denne overflade reduceres. Metaldermaniders frie elektrontæthed er typisk 1-2 størrelsesordener mindre end metaller, og da Tomonori Nishimura, Takeaki Yajima, og Akira Toriumi målte de nuværende spændingsegenskaber ved metal-germanides grænseflader, de fandt Fermi -niveauets fastgørelseseffekter stærkt lindret.

Forskerne bemærkede også, at SBH kun blev formindsket, da det (111) krystallinske fly blev brugt. Da kontakten blev skabt langs (110) planet, forblev barrieren for elektrontransport ved germanium-germanid-grænseflader høj. I deres rapport om de resultater, de konkluderer, "disse fund indikerer, at SBH ved den direkte metal-Ge-grænseflade praktisk talt kan kontrolleres, og kontaktmodstanden i Ge n-MISFET'er kan reduceres betydeligt. "