Створені нові германієві транзистори, що перевершують кремнієві в чотири рази по швидкості роботи
Експериментальна структура нового германієвого транзистора, виготовленого з поширених напівпровідникових матеріалів, може стати тим, що дозволить у кілька разів збільшити продуктивність мікропроцесорів обчислювальної техніки. Цей новий транзистор, розроблений в Лабораторії технологій мікросистем (Microsystems Technology Laboratories, MTL) Массачусетського технологічного інституту, має швидкість роботи, в два рази перевищує швидкість попереднього варіанту експериментального германієвого транзистора, який, у свою чергу, по швидкості роботи перевершував в два рази найкращі варіанти комерційних кремнієвих транзисторів.
Новий транзистор p-типу зроблений із сплавів німеччина, які досить широко використовуються зараз у виробництві напівпровідникових чіпів. Таким чином, чіпи на основі нових транзисторів можна випускати з допомогою існуючих технологічних процесів виробництва напівпровідників і на існуючому технологічному обладнанні, не піддаючи обладнання істотних переробок, чого не можна сказати про транзисторах з більш екзотичних матеріалів, наприклад, з вуглецевих нанотрубок або графена.
Новий транзистор має структуру з трьома затворами (trigate), яка дозволяє позбутися деяких проблем, що виникають у сучасній мікроелектроніці при надзвичайно малих рівнях мініатюризації електронних приладів. Як вже говорилося вище, новий транзистор є транзистором p-типу, заряд всередині якого переноситься на рахунок руху так званих "електронних дірок", свого роду електронних порожнин, утворених в кристалічній решітці напівпровідникового матеріалу з допомогою введення певних домішок.
Дослідники домоглися більш високої швидкості роботи, тобто більш високої частоти перемикання, піддаючи деякі елементи германієвого транзистора свого роду механічній напрузі. Це механічне напруження деформує кристалічну решітку німеччина, зближує атоми у вузлах ґрат, що дозволяє електронним діркам пересуватися в матеріалі з більшою швидкістю. Для того, що б зробити це, дослідники виростили шар німеччина зверху "бутерброда" з шарів декількох видів кремнію. Атоми німеччина природним шляхом намагаються упорядкуватися щодо атомів кремнію в нижніх шарах, це призводить до зміщення атомів німеччина і виникнення механічної напруженості германієвого кристала.
"Ці "напружені" шари весь час прагнуть зламатися. Але ми розробили декілька унікальних методів, що дозволяють вирощувати цих механічно напружених шарів, що зберігають свої властивості тривалий час без виникнення будь-яких дефектів" - розповідає Джеймс Теэрэни (James Teherani), дослідник з Массачусетського технологічного інституту.
Другим компонентом, що забезпечує високу швидкість роботи нового германієвого транзистора, є його структура з трьома затворами. Власне канал транзистора знаходиться вище площини самого чіпа, дослідники порівнюють це з поїздом, що стоять на рейках. А всі три затвора "обгорнуті" навколо трьох зовнішніх площин каналу, що забезпечує можливість надійного управління потоком електронних дірок, носіїв заряду, через канал транзистора.
Робота дослідників з Массачусетського технологічного інституту щодо створення високошвидкісного германієвого транзистора була проведена за замовленням Управління перспективних дослідницьких програм Пентагону DARPA та за підтримки компанії Semiconductor Research Corporation.