이동성이 높은 장치용 압축 게르마늄

전자 장치가 축소되고 전력 수요가 증가함에 따라 기존 실리콘 반도체는 더 높은 에너지 손실로 인해 물리적 한계에 도달하고 있습니다.연구원들은 높은 전기적 성능과 기존 칩 제조 공정의 호환성을 결합한 재료를 탐색하고 있습니다.

워릭대학교(University of Warwick)와 캐나다 국립연구위원회(National Research Council of Canada) 팀이 실리콘 위에 나노미터 두께의 압축 변형 게르마늄 층을 개발하여 기록적인 전하 이동도를 달성했습니다.이 연구는 머티리얼 투데이(Materials Today)에 게재되었습니다.

이 획기적인 발전은 정밀한 변형으로 게르마늄 에피층을 세심하게 엔지니어링하여 거의 저항 없이 전하가 이동할 수 있는 매우 깨끗한 결정 구조를 만들어 달성되었습니다.이 소재는 기존 실리콘을 훨씬 능가하는 초당 715만 cm²의 기록적인 정공 이동성을 보여 더 빠른 작동과 더 낮은 에너지 소비를 가능하게 했습니다.

이 압축 변형된 게르마늄-실리콘 소재는 세계 최고의 이동성과 산업적 확장성을 결합하여 현대 실리콘 반도체 제조와 호환됩니다.이는 양자 컴퓨팅 장치, 스핀 큐비트, 극저온 컨트롤러, AI 프로세서 및 에너지 및 냉각 수요가 감소된 데이터 센터 하드웨어를 포함한 차세대 전자 장치에 대한 실용적인 경로를 제공합니다.

연구의 주요 특징은 다음과 같습니다.

홀 이동도 715만 cm²/V·s
실리콘 위의 나노미터 두께의 게르마늄 에피층
마찰이 거의 없는 전하 흐름을 위한 매우 깨끗한 결정 구조
주류 실리콘 반도체 공정과 호환 가능
더 빠르고 에너지 효율적인 기존 및 양자 장치 구현
캐나다 국립 연구 위원회(National Research Council of Canada)의 수석 연구 책임자인 Sergei Studenikin 박사는 "이는 IV족 반도체의 전하 수송에 대한 새로운 기준을 설정하고 기존 실리콘 기술과 완벽하게 호환되는 더 빠르고 에너지 효율적인 전자 장치의 문을 열어줍니다."라고 말합니다.