Jesteś w: NAUKA
Pozostałe działy:

Większa moc tranzystorów polowych dzięki warstwom ferroelektrycznym

Złożona warstwa metal-tlenek zaprojektowana przez IBM oraz naukowców Uniwersytetu w Teksasie, Austin (UTA) może pomóc zredukować napięcie wymagane do przełączania sygnałów elektronicznych, i tym samym nadmiar energii której potrzebują. Ich badanie opublikowano w październikowym wydaniu Nature Nanotechnology.

‘Celem tego projektu jest rozwój warstw, które pozwolą nam zmniejszyć napięcie wymagane do utworzenia przełącznika w nanotranzystorze,’ powiedział Jean Jordan-Sweet, naukowiec IBM w NSLS. ‘Kładziemy szczególny nacisk na próbę włączenia ferroelektryki do przemysłu urządzeń opartych standardowo na krzemie, by zwiększyć wydajność, redukując jednocześnie potrzebę większego napięcia.’ Zespół naukowców dowodzony przez badaczkę Catherine Dubourdieu, z Narodowego Francuskiego Centrum Badań Naukowych, był w stanie przełączyć polaryzację ferroelektryczną tych warstw, bez użycia przewodzącej elektrody dennej, co może uwzględnić mniejsze urządzenia które mogłyby maksymalnie zwiększyć sygnał bez nadmiaru ciepła. By to uczynić, naukowcy z UTA rozwinęli warstwę tytanianu baru na bazie krzemowej, wykorzystując epitaksję wiązką molekularną, metodę która nanosi krystaliczną warstwę w rejestrze podloża monokryształu. Dzięki mikroskopii siły piezoresponse obecnej w ORNL, zespół ustalił że otrzymany materiał był ferroelektryczny, co oznacza że ma on polaryzację elektryczną, która może być odwracalna gdy używane jest zewnętrzne pole elektryczne. Jest to przydatne nie tylko dla niskiej mocy urządzeń logicznych, lecz także dla pamięci trwałych. ‘ 


Rozwinięcie warstwy na krzemie wymaga finezji. Struktury krystaliczne tytanianu baru i krzemu nie ustawiają się dokładnie w szeregu, gdyż są zbyt duże do zagłębień, więc trzeba dodać warstwę ochronna aby zapewnić dobry rejestr pomiędzy obiema substancjami. W tym przypadku użyto tytanianu strontu, ponieważ wielkość jego piezoidu jest dokładnie pomiędzy wielkością krzemu i tytanianu baru, co pozwala na stopniową regulację toru struktury krystalicznej w warstwie.

Gdy rozłożono warstwy, Dubordieu i Jordan-Sweet użyli wiązkę promieni X20A w NSLS do wykonania testów dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego, by scharakteryzować czworokątność – lub ‘poza kwadratowość’ struktury kryształu- w obrębie warstwy. Odkryli że warstwa ochronna skłaniała właściwą strukturę w tytanianie baru by czworokątne piezoidy, a tym samym polaryzacja elektryczna, wskazywały we właściwym kierunku do utworzenia dobrych tranzystorów. Wykorzystując mikroskopię siły piezoresponse w Narodowym Laboratorium w Oak Ridge, zespół odkrył że można tworzyć ferroelektryczne przełączniki w obrębie warstw o grubości od 8 do 40 nanometrów, chociaż grubość 10 nanometrów była najlepsza by zapewnić  równomierne rozprowadzenie polaryzacji na warstwie.

Źródło artykułu: http://phys.org/news/2013-10-field-effect-transistors-boost-ferroelectric.html