Представлена технология, заменяющая процесс легирования полупроводников при изготовлении транзисторов
26 февраля 2010
Величины порогового напряжения для созданного с помощью монослоя молекул полевого транзистора с активным слоем толщиной 450 нм и каналом p-типа (сверху) и n-типа (иллюстрация авторов работы).
Группа ученых из Университета Райса и Университета штата Северная Каролина (оба — США) показала, что слой молекул на поверхности кремния может имитировать действие примесей. Легирование полупроводников, как известно, позволяет в широких пределах изменять их электрические свойства; развитие микроэлектроники неразрывно связано с технологией искусственного внесения примесей, однако продолжающееся уменьшение размеров транзисторов постепенно снижает и эффективность легирования. «Объем наноразмерных образцов кремния крайне мал, — замечает один из участников исследования Джеймс Тур (James Tour). — И в этот объем необходимо поместить атомы примеси; в результате вы, разумеется, получаете неоднородности. В одном устройстве может быть чуть больше примесных атомов, а в другом — чуть меньше, что тут же отражается на их характеристиках». Авторы предлагают заменить процесс легирования нанесением ровного монослоя молекул на поверхность кремния. После нанесения происходит перенос заряда, что влияет на изгиб зон полупроводника; молекулы действуют как доноры или акцепторы. При этом их концевые группы могут также служить верхним затвором; указанные эффекты позволяют модулировать электропроводность в полевом транзисторе. Влияние молекул, как утверждают ученые, распространяется на образцы кремния толщиной в 4,92 мкм. По мнению г-на Тура, новая технология должна заинтересовать многие компании полупроводниковой отрасли. «Мы можем подойти к производителю и предложить ему довольно простой способ увеличения срока действия производственной линии, — говорит ученый. — И я гарантирую, что все мировые производители, все «Интелы», «Микроны» и «Самсунги» попробуют использовать этот шанс». Полная версия отчета исследователей опубликована в издании Journal of the American Chemical Society. Подготовлено по материалам Университета Райса.