新研究将电子元件直接“生长”到半导体上可避免氧化散射

将电子元件直接“生长”到半导体块上可避免杂乱、嘈杂的氧化散射，这会减慢和阻碍电子操作。

新南威尔士大学本月的一项研究表明，由此产生的高迁移率组件是高频、超小型电子设备、量子点以及量子计算中的量子位应用的理想选择。相关研究发表在《 应用物理快报》上。

使计算机更快需要更小的晶体管，而这些电子元件的尺寸现在只有几个纳米。（现代智能手机的中央芯片中有大约 120 亿个晶体管。）

然而，在更小的器件中，电子流过的通道必须非常靠近半导体和用于开启和关闭晶体管的金属栅极之间的界面。不可避免的表面氧化和其他表面污染物会导致流经通道的电子发生不必要的散射，还会导致不稳定性和噪声，这对于量子设备来说尤其成问题。

挑战：电子散射限制高频元件

半导体器件是现代电子产品的主要组成部分。场效应晶体管 (FET) 是消费电子产品、计算机和电信设备的组成部分之一。

高电子迁移率晶体管 (HEMT) 是一种场效应晶体管，它结合了两种带隙不同的半导体（即“异质结构”），广泛用于高功率、高频应用，如手机、雷达、无线电和卫星通信。

这些器件经过优化，具有高导电性（与传统 MOSFET 器件相比），以提供更低的器件噪声并实现更高频率的操作。改善这些器件内的电子传导应该直接提高关键应用中的器件性能。

寻求制造越来越小的电子设备要求 HEMT 中的导电通道靠近设备表面。多年来困扰许多研究人员的具有挑战性的部分源于简单的电子传输理论：

当电子在固体中传播时，由于环境中不可避免的杂质/电荷产生的静电力导致电子轨迹偏离原来的路径：即所谓的“电子散射”过程。散射事件越多，电子在固体中移动就越困难，因此电导率越低。

解决方案：首先增加开关门以减少散射

悉尼新南威尔士大学的团队表明，在 将晶圆从生长室中取出之前，可以通过生长外延铝栅极来消除与表面电荷相关的问题 。

该团队比较了在具有几乎相同结构和生长条件的两个晶片上制造的浅 HEMT——一个具有外延铝栅极，第二个具有沉积在氧化铝电介质上的异位金属栅极。

他们使用低温传输测量对器件进行了表征，并表明外延栅极设计大大减少了表面电荷散射，电导率增加了 2.5 倍。

研究还表明，可以对外延铝栅极进行图案化以制造纳米结构。使用所提出的结构制造的量子点接触显示出稳健且可重复的一维电导量子化，以及极低的电荷噪声。

超浅晶圆的高电导率，以及结构与可重复纳米器件制造的兼容性，表明 MBE 生长的铝门控晶圆是制造超小型电子器件、量子点和量子位应用的理想选择。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com