Исследователи создали масштабируемые 3D-транзисторы на основе 2D-полупроводников
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали новую структуру, которая может способствовать решению этой задачи, позволяя создавать масштабируемые трёхмерные (3D) полевые транзисторы на основе двумерных слоистых полупроводников. Предложенный ими подход, описанный в Nature Electronics, учитывает ключевые факторы, которые могут влиять на производительность этих транзисторов, в том числе так называемые эффект Шоттки и ёмкостные эффекты.
«Наша исследовательская группа была одной из первых, кто подчеркнул важность многозатворной архитектуры для создания реалистичных полевых транзисторов с суб-10-нанометровыми каналами, даже с атомарно-тонкими каналами на основе двумерных полупроводников», — сказал Каустав Банерджи, старший автор статьи, в интервью Tech Xplore.
«Эта перспектива была дополнительно изучена в нашей недавней работе о будущих транзисторах, где мы сотрудничали с ведущими экспертами из полупроводниковой промышленности, чтобы подчеркнуть потенциал трёхмерных транзисторов».
Основной целью недавней работы Банерджи и его коллег было продемонстрировать потенциал атомно-тонких двумерных слоистых материалов для создания 3D-полевых транзисторов нового поколения с различными архитектурами. Кроме того, исследователи надеялись понять, какой материал, архитектура и конструкция являются оптимальными для этих транзисторов.
Результаты моделирования, проведённого исследователями, показывают, что 3D-полевые транзисторы на основе 2D-полупроводников могут демонстрировать более высокие характеристики по сравнению с полевыми транзисторами на основе кремния. Длина канала этих 3D-полевых транзисторов на основе 2D-материалов была уменьшена примерно до 7 нм или ниже, а материалом, обеспечившим наибольший прирост, стал WS2.
«Увеличенный ток управления в сочетании с уменьшенной ёмкостью устройства из-за тонкости двумерного полупроводника по сравнению с кремнием повышает общий показатель энергозатрат на задержку (EDP) схем, разработанных с использованием транзисторов на основе двумерного полупроводника, — сказал Банерджи. — Кроме того, мы предоставили подробную схему для разработки 3D-полевых транзисторов на основе двумерного полупроводника для поддержки будущего масштабирования КМОП-схем».
Для масштабирования транзисторов новая архитектура NPFET, представленная этой исследовательской группой, использует тонкость и вертикальную компоновку двумерных полупроводников. По сравнению с аналогичными архитектурами 3D-FET, представленными в предыдущих исследованиях, эта архитектура может предложить важные преимущества с точки зрения как плотности интеграции, так и производительности.
«Наши будущие исследования будут сосредоточены на тесном сотрудничестве с отраслевыми партнёрами для ускорения интеграции этих материалов и конструкций в основные КМОП-процессы», — добавил Банерджи. «Кроме того, мы стремимся усовершенствовать наши модели, включив в них более широкий спектр неидеальных эффектов, таких как рассеяние дефектов и саморазогрев. Это позволит получить более глубокое понимание и оказать поддержку исследователям-экспериментаторам в этой области».
Сообщение Исследователи создали масштабируемые 3D-транзисторы на основе 2D-полупроводников появились сначала на Время электроники.