Nanotellerin yarı iletken Teknolojisindeki Ortaya Çıkışı

Yarı iletken cihazlarda yapılan minimürelerin sürekli takipleri geleneksel transistör mimarileri fiziksel ölçeklendirme sınırlarına getirdi. 10 nanometrenin altında bir kapı uzunluğu, kuantum sınırlılığı ve yüksek yüzey-to-volum oranları gibi sorunlar, taşıyıcılar üzerinde nadiren kontrol sağlar - bu makale, bir sonraki uygulama alanlarının ötesindeki elektriksel yapıların elektriksel özellikleri ile ilgili kapsamlı bir araştırma sağlar.

Nanotel Elektrik Özelliklerinin Temelleri

Nanotel işlevselliğinin özü elektrik iletkenliğidir, ki bu da silikon (Si) ve Germanyyum (Ge), yarı iletken elektronik devletlere ve tüm uçlu (GaN) veya karbonatları gibi yarı iletkenler.

Taşıyıcı Hareketliliği ve Ballistic Transport

Katı yarı iletkenlerde, taşıyıcı hareketliliği, elektronların saçılmadan kaynaklandığı, boş zaman ayırma ve lattice imperfections. Nanotels, sınırlı kesitleri nedeniyle, özellikle de silikon nanoteller ile ilgili olarak, nanotelif yan duvarların yüksek çözünürlükte olduğu balistik devrelerin yüksek çözünürlükte olduğu gibi, yüzeysel kaplamaların uzunluğuna kıyasla yüksek çözünürlükte veya yüzeysel kaplamalar ile sınırlı kalır.

Kuantum Etki Etkileyicileri

Nanotel çapındaki çatlaklar, kanaldaki eğimli yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte sabit bir şekilde sabitlenir.Inkantlı nano-parçacıklı geçişler için kullanılan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve sabit devreler ile sabit devre dışı bırakılabilir.

Nanotel Direnklik ve Direniş

Nanotel cihaz entegrasyonundaki kalıcı zorluklardan biri, metalik elektrotlar ve nanotelin kendisi arasındaki yüksek temas direncidir.Bu etkilerin aksine, yüksek çalışma-işlevler (örneğin, nano-parçacıklar) veya metal nitritler (örneğin, TiN) ile nano-parçacıklı bir şekilde kontrol etmek için yüksek çözünürlükte veya nikel-parçaklıktavsiyonelleri azaltmak için yüksek çözünürlükte veya yüksek çözünürlükte (örneğin,) veya metal nitritleri uygulamak.

Nanotel Transistor Mimarileri ve Cihaz Fiziği

Nanotel'lerin elektrik özellikleri gerçek transistör yapılara tercüme edildiğinde en etkilidir. Çeşitli konfigürasyonlar deneysel olarak gösterilmiştir, performans, güç veya yoğunluk için farklı avantajlarla.

Kapı-All-Around Field-Effect Transistors (GAA-FETs)

GAA-FET mimarisi, metal bir kapının nanotel kanalını tamamen çevreleyen yer, kanal potansiyelinin üzerinde üstün bir elektrostatik kontrol sağlar. Bu, ağır miktarda kaynak /drain bölgelerine olan güvenini ortadan kaldırır ve 12 nm'ye kadar uzun süre boyunca (daha fazla ısıtılır) ve şu anda elde edilen 7 nm'nin altında bulunan ve bir nano-konferansiyel elektriksel bir geçiş için elde edilen 3 nm'nin ötesine kadar azaltılır.

Tünel Alanı-Effect Transistors (TFETs) ve Steep-Slope Cihazları

On yıl boyunca, bu tür bir yüzeyde, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve daha düşük seviyedeki tümleşik sistemlerde, yüksek çözünürlükte bulunan bir alandır.

Nanotel-Based Logic and Memory Together

Mantık transistörlerinin ötesinde, nanoteller aynı zamanda non-volatile bellek uygulamaları için de araştırılır. Örneğin, silikon nanotel şarj cihazı, yüksek çözünürlükte ve düşük basınçta yüksek çözünürlükte bulunan ve nanotellerin elektriksel özelliklerini ortaya koyar.

Malzemeleri ve Synthesis for Optimized Elektrik Performansı

Nanotel'lerin elektrik özelliklerini temizlemek sentez yöntemi ile başlar. İki baskın yaklaşım alt üst sıra (vapor-liquid-solid büyümesi, kristal buhar faz epitaxy –MOVPE) ve üst-down (eron-beam) tarafından takip edilen ve yeniden yapılanma etching.

Silikon ve Almanium Nanotel

Silikon nanotelleri mevcut CMOS fabs ile uyumluluk nedeniyle en ağır şekilde incelenirler. Elektrik özellikleri - donör aktivasyon verimliliği ve azınlık taşıyıcısı yaşam - nanotellerin kristal yönelimine oldukça hassastır. ”-Si nanoteller genellikle yüksek delik hareketliliğinden daha yüksek gösterir, çünkü p kanallı cihazlar için tercih eder.En son 1050 Nanoteller için daha yüksek elektron ve 1900 cm2/V·s, ancak zayıf ısıtılabilirliği ve yüksek sızıntıları kullanarak, Gepiyodokslar için en yüksek çözünürlükte 10.

III-V bileşik yarı iletken Nanotels

Indium arsenide (InAs), indium antimonide (InSb), ve galium arsenide (GaAs) nanoteller, yüksek elektron hareketliliği ve küçük etkili kütle nedeniyle yüksek enerjili sızıntıları nedeniyle caziptir.InAs nanoteller, örneğin, elektron hareketleri 10.000 cm2/V· yüzeysel yapıların çapına kadar uzanır.

Karbon Nanotüpler ve 2D Malzeme Telleri

Kristal nanoteliği kesinlikle olmasa da, karbon nanotüpleri (CNTs) yarı iletken uzunlukları paylaşıyor ve 100.000 cm2/V olarak yüksek çözünürlükte performans gösteren yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunuyor.

Obstacles: Kumaşlama, Variability ve Reliability

Umut verici elektrik özelliklerine rağmen, nanotel transistörlerin yaygın olarak benimsenmesi birkaç önemli engelle karşı karşıyadır. Bu kişiler, metrolojinin agresif ölçeklendirilmesi, tasarım-for-manufacturability ve temel malzemeler bilimi gerektirir.

Kumaşı Doğrulaştırma ve Kontrollü Kontrol

Mikrobiyallerin tüm 300 mm'lik bir araya gelmesi, büyümenin düşüklüğü, mikropartiküllerin ve nano-parçacıkların kristalleştirilmesi, bu şekilde daha da zorlaşmaktadır.[D) Aşırı kablolama teknikleri (EUV) çok yönlü olarak kullanılan nano-parçacıklı sistemler için, nano-parçacıklı bir şekilde kullanılan nano-parçacıklı sistemlerde kullanılan birleştirici yöntemlere yol açmaz.

Termal Yönetim ve Güç Dissipation

Cihazların küçüldüğü gibi, nanotellerin ısıtılması dramatik bir şekilde azalır. Yüksek yüzeysel iletkenliği, nano-konaktörlerin ısı geçişi ve yüksek çözünürlükte ısı geçişi gibi yüksek ısı geçişi sağlar.

Uzun süreli Yeniden Tanımlama ve Kesilmesi

Nanotel transistörleri, özellikle nanotel köşeleri nedeniyle kapıdaki yüksek elektriksel hızları azaltır ve nanoteller için yüksek devreler oluşturabilir.[BTI] ile karşılaştırılabilir bir çiftgenlik tabakasına sahip olan nanotelizleyici bir çalışma süresine karşılaştırıldığında, nanotelif bir optik kontrol sistemi ile birlikte yüksek çözünürlükte bulunan nano-küresel olmayan nano-parçacıklı sistemlere sahip mantık hücreleri kullanarak elde edilebilir.

Future: CMOS ve Heterojen Entegrasyonun Ötesinde

Nanotel'lerin elektrik özellikleri onları sayısız post-Moore teknolojileri için anahtar olanaklar olarak konumlandırıyor. Araştırmacılar önümüzdeki on yıl boyunca yarı zamanlı manzarayı yeniden şekillendirebilecek birkaç alanda sınırları zorluyorlar.

Nanotel-Based Quantum Computing

Ayrık enerji seviyeleri ve yarı iletken nanotellerde (özellikle InSb) spin-orbit darbesi onları Majorana sıfır-modes için seçim platformu haline getirdi, bu cihazlarda, bir süper iletkenlik (örneğin, Al veya Nb) aynı zamanda yüksek çözünürlükte olan kimyasal potansiyeli ayarlama yeteneği, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan 10.

Nanotel Design için Yapay Zeka ve Makine Öğrenme

Büyük parametre alanı (malzeme, çapında, kapı uzunluğu, doping, sıcaklık), makine öğrenimi nanotellerin elektrik özelliklerini tahmin etmek ve cihazı optimize etmek için giderek daha fazla kullanılmaktadır. TCAD simülasyonları veya deneysel ölçümler ile eğitilmiş neural ağlar zaten birkaç tane daha hıza hızlanabilir ve örneğin, rastgele bir orman modeli, nanotel yarıçap ve yüzey kabalığını balistik oranına hızlı bir şekilde haritalayabilir, tasarımcıların en iyi boyutlardaki ölçümleme olmadan en iyi boyutları seçmelerine izin verir.

Beyin-Inspired Neuromorphic Devreleri ile entegrasyon

Her nanotel klübünün dik-güç özellikleri, biyolojik sinapsiyonlar ve nöroteller için mükemmel adaylar yapar. Memristive nanotel dizileri, her nanotel klübünün iletken durumunu ölçebilir, ultra verimli desenleri taklit edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Nanoteller bir sonraki nesil transistörler için dönüştürücü bir platform olarak ortaya çıktı, benzersiz elektrik özelliklerini kullanarak -quantum sınırlılığı, balistik taşıma ve olağanüstü elektrostatik kontrol - planlı CMOS'un sınırlarını aşacak. 2 nm node toklanabilirlik, termal yönetim ve malzeme kalitesi, nano-fikre yönelik performans kazanımlar, enerji verimliliği ve ölçeklendirmeler arasındaki hızlar, ve ölçeklendirmeler arasındaki geçişler, nano-parçacıklı bir yaklaşımla devam edecektir.