Nowy wymiar urządzeń SSD
Istnieją też inne metody umożliwiające przekroczenie aktualnych granic krzemowej technologii półprzewodnikowej. Przedmiotem szeroko zakrojonych badań jest integracja taniego krzemu z innymi wysokowydajnymi materiałami oraz zastosowanie nowych nanoskalowych urządzeń. W skali nano na znaczeniu zyskują efekty kwantowe i możliwe staje się uzyskanie zaawansowanych funkcji urządzeń fotonicznych i elektronicznych. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu III-V NWS ON SI połączyli te dwie metody, aby dokonać dalszej miniaturyzacji i poprawić wydajność urządzeń. Naukowcy pracowali nad zintegrowaniem nanostruktur półprzewodnikowych — opartych na materiałach z grup III-V — na podłożu krzemowym. Prace koncentrowały się na nanoprzewodach półprzewodnikowych z bezpośrednim pasmem wzbronionym z rodziny GaAs, które są materiałami o wysokiej aktywności optycznej i dużej ruchliwości elektronów. Umożliwiają one także precyzyjne dostrajanie wielu właściwości poprzez modyfikację heterostruktury i pasma wzbronionego przy pomocy pokrewnych stopów. Ich jednowymiarowa geometria umożliwia wykorzystanie niezwykłego potencjału zjawisk kwantowych oraz integrację z bardzo małymi podłożami, np. krzemowymi. Uczeni wykorzystali metodę epitaksji związki molekularnej, aby wytworzyć krystaliczne materiały półprzewodnikowe. W oparciu o nie wyhodowano całkowicie pozbawione katalizatorów nanoprzewody z arsenku indowo-galowego i GaAs na podłożu krzemowym, charakteryzujące się zwiększoną jednorodnością morfologiczną i składem. Dzięki zastosowani różnych technik nanometrologicznych opisano właściwości strukturalne, optyczne i elektroniczne nanoprzewodów oraz dostosowano je w celu uzyskania urządzeń o wyjątkowej funkcjonalności. Do najważniejszych osiągnięć projektu należy zbudowanie optycznie pompowanego lasera nanoprzewodowego, emitującego promieniowanie podczerwone, przy pomocy poddanych pasywacji powierzchniowej nanoprzewodów rdzeniowych z GaAs i AlGaAs. Zbudowano także nanoprzewodowe diody tunelowe umieszczone na podłożu krzemowym, które można wykorzystać w tunelowanych tranzystorach polowych. Zastosowanie rdzeniowej heterostruktury nanoprzewodowej z domieszkowaniem modulacyjnym pozwoliło na uzyskanie znacznie większej ruchliwości elektronów w porównaniu ze znanymi urządzeniami. Rezultaty omawianego projektu odgrywają ważną rolę w europejskich pracach nad bardzo małymi, wysokowydajnymi urządzeniami SSD. Urządzenia te mogą znaleźć zastosowanie w wielu rożnych dziedzinach, takich jak zintegrowane układy nanofotoniczne, emitery i absorbery światła, czujniki czy technologie informacyjno-komunikacyjne.
Słowa kluczowe
Urządzenie SSD, nanoprzewody, arsenek galu, krzem, półprzewodnik
