התפתחות ננו-חוטים בטכנולוגיה Semiconductor

המרדף הבלתי פוסק של miniaturization במכשירים Semiconductor הביא ארכיטקטורות מסורתיות למגבלות הגדלות הפיזיות שלהם. as Gate אורך מתכווץ מתחת 10 ננומטרים, נושאים כגון אפקטים קצרים ערוצים, זרמי דליפות, ו- קוונטית מנהרה ביצועים מעוקלים מאוד.Nanowires - מבנים חד-ממדיים אחרים עם קוטרים בין 1 ל -100 ננומטר - מעבר לתכונות חשמליות חיוניות, כולל תכונות רחבות-מחץ-מולכות-מולכות-יתר של חומר זה, כולל תכונות אבטחה, כולל תכונות אבטחה ואפקטיביות-יתר-יתר-מולקולריות-יתר של חומר-מולקולריות-יתר-מולקולריות-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-מולקולאריות-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-מול-מול-על-יתר-יתר-מול-מולקולריות-מולקולריות-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-יתר-על-על-על-על-על-יתר

מימון של ננווט חשמל Properties

הליבה של פונקציונליות ננו-חוט היא מוליכות חשמלית שלהם, אשר שונה באופן משמעותי מחומרים גדולים.המדליות מופחתת עולה כדי לטשטש מדינות אלקטרוניות ומדידת את צפיפות המדינות (DOS), ישירות המשפיעה על הניידות, התנגדות וריכוז המוביל (Nanohold) עם תכונות גיאומטריה קריטיות כגון סיליקון (Si) וגרמניה (Ge), תרכובות למחצה כגון הדבקה) או מרכזי פחמן (Nemcretras) או מרכזי (Nemtress) או מרכזי (Nemtcorres) או מרכזי (Nemcretras) או ראשי תיבות של פחמן (Nemcretracertneuricial Tratird) או ראשי תיבות של כל תפקידי פחמן (Nemicial designs) או גבישים ראשי תיבות של פחמן (Nemicial betrares) או גבישים) או מרכזי) או גבישים (Nemtneurs)

תחבורה מובילית וכדוריסטית

במוליכים למחצה, ניידות נושאת מוגבלת על ידי פיזור פוני, פיזור אספקט, ו- lattice פגמים. ננוwires, בשל המחזור המוגבל שלהם, יכול לגשת למשטר התחבורה הבליסטי שבו אלקטרונים נוסעים ממקור לניקוז ללא פיזור של אלקטרו-חמצני (למשל, חומרים בעלי יכולת גבוהה כמו InAs, שבו מסלולים חופשיים מעל פני השטח האופייניים, לעומת זאת, משטחים להפחתה של סיליקון) במיוחד של סיליקון (Noxalposition) של סיליקון) סיליקון (Nortexated) סיליקון) או ירידה של חומרים מתקדמים (Nortstricstration) סיליקון) סיליקון) סיליקון (Norm) סיליקון) סיליקון) סיליקון (Nortstricstration) סיליקון) רזולוציה גבוהה יותר מגובהומטרוניים של חומרים הנדסית (מסוגלמסוגלמספקט (מסוגלמסוגלמספקית (מסוגרים מתקדמים (מספקט) סיליקון) סיליקון) סיליקון) רזולוציה גבוהה יותר של חומרים סיליקון) סיליקון) רזולוציה גבוהה יותר של חומרים רזולוציה גבוהה יותר של חומרים רזולוציה גבוהה יותר של רזולוציה גבוהה יותר של רזולוציה גבוהה יותר (

אפקטים של קונפדרציה קוונטית

כאשר הנונו-חוט מתקרב רדיוס exciton Bohr ( ⁇ 5 nm עבור Si, ⁇ 34 nm עבור InAs), אפקטים של הגבלת זמן קוונטית להיות דומיננטית.הלהקות המתנדחות והרסניות המתחלקות לתוך תת-קרקעית דיסקרטית, עם ספוי אנרגיה בפסיביות הפוכה לכיכר הקוטר.זה מוביל לרחבה של ה-Fagp האפקטיבי, אשר מהווה יתרון להפחתה של 60 נקודות מבטחסין קוונטיות יותר, לעומת זאת, ובכך משפרות מתחת לטמפרטורה תת-מפוסלות קוונטיות (Flastic).

עמידות ננווט והתנגדות ליצירת קשר

אחד האתגרים המתמשכים באינטגרציה של מכשיר ננו-חוט הוא ההתנגדות מגע גבוה בין אלקטרודות מתכתיות לבין nanowire עצמו.בניגוד לערוצי מגע ננו-מתכנן, אזור מגע מופחת באופן דרסטי, המוביל להגדלת קהל הנוכחי משמעותי בצומת.עבור ננווטים עם קוטרים מתחת 10 nm, חסמי סיליקון ו-Fremi-levelive-level) מחזקים את האסטרטגיות של חומרת (D) כדי להקטין את ההשפעות הללו באמצעות מתכת-תפקוד גבוה (Ricive) או .

אדריכלות ננווט Transistor Architectures and Device Physics

התכונות החשמליות של ננו-חוט הן המשפיעות ביותר כאשר הן מתורגמות לפריסות טרנסטור בפועל.תצורה מסוימת הודגמה באופן ניסיוני, כל אחת מהן עם יתרונות ברורים לביצועים, כוח או צפיפות.

שער-כל-Around-Effect Transistors (GAA-FET)

ארכיטקטורת GAA-FET, שבה שער מתכת מקיף לחלוטין את ערוץ ננו-חוט, מספקת שליטה אלקטרוסטטית גבוהה על פוטנציאל הערוץ.זה מבטל את ההסתמכות על אזורי מקור/דראין כבדים ומאפשרת אורכו קצר מאוד (במרחק ל-5 nm) עם מינימום של חמצון זרם חשמלי נמוך יותר מ- nmcepted 12-APTnecting פנימי של סיליקון נמוך גם בהשוואה ל-NFETFm-AST של סיליקון עם יכולת זרם חשמלי של 12-AST של זרם חשמלי קבוע של 2ASTIFSTS-NUMFST של זרם חשמלי קבוע עם סיליקון עם סיליקון עם סיליקון עם סיליקון נמוך יותר מ- NFD) ו- NFDNUMFSTIFSTDNUMFSTFST של 12ASTFDNUMFD (NFST) עם יכולת סיליקון עם יכולת סיליקון עם סיליקון עם סיליקון עם יכולת סיליקון עם סיליקון עם סיליקון עם סיליקון עם סיליקון נמוך יותר מטבולית זרם חשמלי ספציפי בתוך זרם נמוך יותר מ- NFSTNFSTSTSTNUMSTNUMFSTSTNFD) עם סיליקון נמוך יותר מ- NF

מנהרה שדה-Effect Transistors (TFET) ו- Steep-Slope מכשירים

מכשפים של MOSFET מוגבלים על ידי עריצות הבולשבצמן, אשר מגבילה את תנודות subthreshold עד 60 mV / decade בטמפרטורת החדר. TFET להתגבר על זה על ידי שימוש במנהרה של הלהקה-to-banding (BT) כמו מנגנון ההזרקה ®Nanowires s ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אינטגרציה מבוססת ננווט וזיכרון

מעבר לטרנזירים לוגיים, ננווטים נחקרים גם עבור יישומים שאינם מורכבים של זיכרון.לדוגמה, תאי סיליקון nanowire-trapping מציעים סיבולת גבוהה ושימור הודות למגבלות הקוונטיות שמקומיים מאוחסנים באופן דומה, התנגדות זיכרון אקראי-גישה אקראית (RRAM) באמצעות ננו-מסלולי חד-חמצני (למשל, HfOx, TaOx) מדגים מעברים מעולים ומתח נמוך יותר לשילוב חשמלי של מערכת הפעלה חד-מסלולארית של תאים חד-מסלולאריים (RRAM) באופן קבוע (RRAM) אשר מאפשרת לעתים קרובות) של מערכת הפעלה משולבת-מסלולאריים (RCM-מסלולאריים (מסלולאריים) של מערכת הפעלה גבוהה יותר) של מערכת הפעלה גבוהה יותר של מערכת הפעלה משולבת-מסלולאריים (RCM-מסלולאריים (מסלולאריים) של מערכת הפעלה) של מערכת הפעלה גבוהה יותר של מערכת הפעלה) של מערכת הפעלה) של מערכת הפעלה משולבת (מסלולארית (דלקתיים-מסלולארית של מערכת הפעלה גבוהה יותר של מערכת הפעלה חד-מסלולארית (למשל, כולל CM-מסלולארית) של מערכת הפעלה) של מערכת הפעלה חד-מסלולארית (דלקת

חומרים וסינתזה עבור אופטימיזציה של ביצועים חשמליים

התאמת התכונות החשמליות של ננו-חוט מתחיל עם שיטת הסינתזה.שתי הגישות הדומיננטיות הן מתחת לתחתית (צמיחה vapor-liquid-solid, צמיחה אפית באמצעות שלב ה-Vapor המתכתי-השלב האפיקסי - MOVPE) והלמעלה-למטה (Lam-beam Lithography, ion תגובתי עקבה ע"י חמצון רטוב או תרמית).

סיליקון וגרמניה ננו-חוט

ננו-חוטים הסיליקון נותרו ככל הנראה נחקרים בשל תאימותם עם CMOS הקיימים CMOS fabs. The Electric Properties - כגון יעילות הפעלה התורם וחיי נושאות המיעוט - רגישים מאוד לנטייה הקריסטלית של ננווט (FLT:0-Moga- Si nanowires בדרך כלל להציג תאים גבוהים יותר מאשר FLT:1 אוריינטציה, מה שהופך אותם מועדפים עבור מכשירים גרמניים.

3V Compound Semiconductor ננווטים

Indium arsenide (InAs), indium Antimonide (InSb), ו-Gamaium arsenide (GaAs) nanowires אטרקטיבי עבור יישומים מהירים ונמוכים מכוח נמוך בשל ניידות גבוהה שלהם אלקטרון גבוהה ומסה יעילה קטנה.As nanowires, למשל, להציג מאגרי אלקטרון מעל 10,0002 / Vs בקוטר של 20- nm עם זאת, קבוצה מוגבלת (למשל, 000) עם עלייה מהירה יותר של חומצה חשמלית).

פחמן ננופס ו 2D חומר Wires

בעוד שלא גבישי nanowires, פחמן nanotubes (CNTs) לשתף את האופי quasi-one-08) ולהציג תכונות חשמליות יוצאות דופן. Chirality קובע אם CNT הוא מתכתי או חצי-מוליכים למחצה; חצי-מוליכים יחיד-קיר יחיד CNTs (SWCNTs) נבדקו לעתים קרובות תחבורה בליסטית על פני אורך מיקרומטר, עם אלקטרונים ושפע גבוה כמו 100,000 ס"מ"מ / CDides מאוחר יותר (CD) באופן קבוע) באופן קבוע, אם כי הם מהירויות CD2D2D) באופן קבוע, אם כי הם מהירויות CD2D) באופן קבוע, אם כי הם מהירויות CD2D מופעלות (D) באופן קבוע, 000) באופן קבוע של CD) באופן קבוע של CD) באופן קבוע, עם זאת, עם זאת, 000 גבוה יותר של CD מופעלות גבוהה יותר של CDRMDRMDRMDSTDRMD מופעלת באופן קבוע, עם זאת, עם זאת, 000 גבוה יותר של מחזורי תיבות של CD מופעלתיקים (D מופעלת) באופן קבוע של CD2D2D מופעלת) באופן קבוע, עם זאת, אם כי הם מופעלתיקים (D מופעל

להתגבר על המכשולים: מרק, משתנה, וגמישות

למרות תכונות החשמל המבטיחות, אימוץ נרחב של טרנזיסטורים ננו-חוט ניצב בפני כמה מכשולים משמעותיים.כתובתם דורשת דרוג אגרסיבי של מטרופולין, עיצוב-על-טבעיות, ומדעי החומרים הבסיסיים.

אחידות ובקרת Doping

ייצור העליון של ננו-מדומים על פני 300 מ"מ ויפר מניב הבדלים משמעותיים בקוטר (עד ±2 nm), המתורגם למתח לא רצוי (FLT:0VirFLT:1TFLT:2orice) בעוד ננומטרים גורמים לסיליקון 3 (Nolateity) ו- NLSD) משתנה בשל רגישות קוונטית, שליטה בקוטר, ספיגה, בעייתית, וכיוון של ספקטרום של שימוש בטכניקה (R) הוא לעתים קרובות יותר (Rateic) אשר משמש לטכניקה (R) לשיטות כה מתקדמות יותר (RVD) -2D) -2D) מכדי ⁇ (NEM) מכדי ⁇ ) מכדי ⁇ ) מכדי ⁇ ) באופן קבועות) מ-atralisolretuality) מ-atraate).

ניהול ומשמעת כוח

כמו מכשירים מתכווץ, חום פלוקס לאזור יחידה עולה באופן דרמטי.יחס פני השטח הגבוה של nanowires מגביר את צוואר הבקבוק התרמית, כמו מוליכות תרמית של ננווט הוא פקודות של גודל נמוך יותר מאשר רוב (למשל, Si nanowire-ate מוליכות תרמית של - 20 W / mK לעומת 150 / mK עבור גודל עצמי מופחתת, עלייה עצמית, רפלקטיבית, כגון נוזל חום).

אחריות לטווח ארוך והגנת סובלנות

(Nanowire Transistors) הם כפופים לאי יציבות טמפרטורה הטיה (BTI), השפלה של נושא חם (HCD), ופירוק דיאלקטרי תלוי בזמן (TDDB) (TDDB) של שדות חשמליים גבוהים ב- 10 תחמוצת השער בשל הגיאומטריה הציליבית - במיוחד בפינות ננו-F של תאים חשמליים משופרים ללא סיליקון פונקציונליים.

כיוונים עתידיים: Beyond CMOS ו-Heterogeneous אינטגרציה

התכונות החשמליות של ננו-חוט מציבות אותם כאפשרות מפתח עבור טכנולוגיות פוסט-מור רבות. החוקרים דוחקים גבולות במספר תחומים שיכולים לעצב מחדש את הנוף המוליכים למחצה בעשור הבא.

מחשוב מבוסס על Quantum Computing

רמות האנרגיה הדיסקרטיות והפיכה של ספין-אוביט ב- Semiconductor nanowires (במיוחד InAs ו- InSb) הפכו אותם לפלטפורמה של בחירה עבור מייג'ור אפס-מוגים, אשר הם qubitological חסינים על מנת decoherence. in מכשירים אלה, שבב סופר-מוליכים (למשל, אל או Nb) מופקד על nanowire, ותפקוד חשמלי בעל שם גבוה של אפס-סגולה של יכולת גבוהה של Microsoft.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של עיצוב ננו-חוט

בהתחשב במרחב הפרמטר העצום (חומר, קוטר, אורך השער, מינון, טמפרטורה), למידת מכונה משמשת יותר ויותר לחזות את התכונות החשמליות של ננווטים ועיצוב ההתקן אופטימיזציה. רשתות נילי מאומן על נתונים גדולים מסימולציות TCAD או מדידות ניסיוניות יכול לחזות ניידות, פלט נוכחית, ודליפה עם דיוק של כמה אחוזים.

שילוב עם המוח-Inspired Neuromorphic Circuits

המאפיינים התלולים והנמוכים של ננווט TFET הופכים אותם למועמדים מושלמים עבור סינפסות מלאכותיות ונוירונים. memristive nanowires, שבו מצב ההתנהגות של כל צומת ננווט יכול להיות מוקרן על ידי הדופק חשמלי, לחקות את הפלסטיות של סינפסות שדה אלקטרוניות מורכבות יותר.

מסקנה

ננווטים קמו כפלטפורמה טרנסיסטורים הדור הבא, מה שמגדיר את התכונות החשמליות הייחודיות שלהם - מגבלת שטח, תחבורה בליסטית, ובקרת אלקטרוסטטית יוצאת דופן - להתעלות על המגבלות של CMOS מתכנן.מ- סיליקון GAA-FET ב 2 nm node ל-slope TFs ומעבר, הביצועים במהירות, יעילות אנרגיה, וגמישות קוונטית יש לטפל באפקטים ברמה גבוהה עם אתגרים ניהול חומרים אלקטרו-מסלולאריים.