Germanium kommt zurück

[Roboternetz-News]

Forscher der Purdue University (http://www.purdue.edu/newsroom/releases/2014/Q4/germanium-comes-home-to-purdue-for-semiconductor-milestone.html) schufen modernste CMOS-Schaltungen – erstaunlicherweise auf der Basis des „alten“ Halbleitermaterials Germanium. Germanium ermöglicht kleinere Schaltungen als Silizium, denn sowohl die Elektronenbeweglichkeit als auch die der „Löcher“ ist höher.

Germanium hat Eigenschaften, die es nicht so einfach machen, mit einem N-dotierten Transistor einen Kontakt mit einem niederohmigen Widerstand zu realisieren. Mit steigendem Grad an Verunreinigungen fällt der Widerstand. Die Forscher fanden eine Methode, wie die oberste Materialschicht weggeätzt werden kann, wodurch die am meisten verunreinigten Gebiete mit dem geringsten Widerstand freigelegt werden konnten. Durch dieses Ätzen entstehen vertiefte Kanäle, die als Gates für CMOS-Transistoren dienen. Aus Messungen geht hervor, dass die so erzeugte Basisschaltung in Form eines Inverters die besten Eigenschaften aller bisher bekannten Nichtsilizium-Inverter liefert.

Bild: Purdue University



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News Quelle: Elektor
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[Peter(TOO)]

Hallo,

Ist ja grundsätzlich nichts neues, dass bei Ge die Elektronen beweglicher sind und dadurch schnelle Transistoren möglich sind.

Ideen und Prototypen gab es seit Jahrzehnten immer wieder.

Die Frage ist, wie aufwändig, und teuer, der Herstellungsprozess ist. Und vor allem ob man das in grossen Stückzahlen beherrschen kann.
Wichtig für die Kosten ist auch, ob der Prozess mit bestehenden Anlagen umgesetzt werden kann oder ob da zuerst neue Anlagen entwickelt werden müssen.

Verunreinigung ist das Urproblem bei der Halbleiterherstellung.
Eigentlich wollte man ursprünglich Feldeffekt-Transistoren herstellen, das scheiterte aber daran, dass man die Materialien nicht rein genug herstellen konnte.

Mit dem bekannten Experiment wollte man den Einfluss der Verunreinigungen auf die Leitfähigkeit des Kristalls im mikroskopischen Massstab messen.
Als die Messspitzen nahe beieinander lagen, entdeckte man dann den Transistor-Effekt.

Das ist dann eine etwas andere Weihnachtsgeschichte ;-)

MfG Peter(TOO)

[Besserwessi]

Lange keinen so schlechten Artikel gelesen (lange kein TR mehr).

So viel besser ist Beweglichkeit im Germanium doch gar nicht als im Slizium, vor allem nicht bei den Elektronen. Da sind GaN, GaAs und ähnliche viel besser und auch Si/SiGe also mit Hilfe von Germanium gedehntes Silizium ist ähnlich gut. Mehr Beweglichkeit gibt auch schnellere Transistoren, nicht kleinere - für kleinere Transistoren braucht man höhere Durchbruchfestigkeiten, und die findet man nicht im Germanium mit kleiner Bandlücke, sondern eher bei SiC oder GaN mit größerer Bandlücke.