直接在半导体上发展电子元件

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研究人员指出,直接在半导体上生长电子元件可以消除电子散射的问题。

更快的计算机需要更高的芯片密度。因此,这些设备必须比以往更小。然而,在较小的电子设备中,流经的电子必须非常接近半导体和用于开关晶体管的金属栅极之间的界面。表面氧化和其他表面污染物会导致流经通道的电子产生不必要的散射,也会导致不稳定性和噪声,这对量子设备来说尤其成问题。

研究人员认为,直接在半导体块上生长电子元件可以避免氧化散射,因为氧化散射会减慢和阻碍电子操作。

“在新的工作中,我们创造了晶体管,其中超薄的金属栅作为半导体晶体的一部分生长,防止了与半导体表面氧化有关的问题,”该研究的主要作者Yonatan Ashlea Alava说。

“我们已经证明,这种新的设计极大地减少了表面缺陷带来的不良影响,并表明纳米级量子点接触比使用传统方法制造的器件表现出明显更低的噪音,”舰队博士生Yonatan说。

什么是电子散射?

电子散射是集成电路和晶体管中的一个限制因素。当电子在固体中运动时,物质相互作用中的静电力通过洛伦兹力使电子轨道偏离原来的路径。这种不需要的偏转称为电子散射。

此外,半导体的表面经常有大量的多余电荷被未满足的化学键困住。这导致电子在通道中散射,降低了器件的导电性。因此,随着器件越小,导电表面越接近表面,电导率和整体性能迅速下降。

关于的研究

新南威尔士大学(UNSW)的研究人员与剑桥大学(Cambridge University)的晶圆种植者合作指出,在将晶圆从生长室中取出之前,可以通过生长外延铝栅来消除这个问题。

研究人员利用低温传输测量对器件进行了表征,并证明外延门设计可以极大地降低表面电荷散射,电导率可提高2.5倍。

他们还表明,外延铝栅可以制成纳米结构。

“这种全新的全单晶设计将是制造超小型电子设备、量子点和量子比特应用的理想选择,”新南威尔士大学的小组负责人亚历克斯·汉密尔顿教授评论道。

这项研究发表在杂志上应用物理快报


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