Группа ученых из США нашла новый способ интегрировать ультратонкие пленки сложных полупроводников непосредственно на кремниевые основания. Техника позволяет создавать высокоэффективные транзисторы, имеющие наноразмеры, но потребляющие при этом крайне малую мощность. Важной особенностью таких компонент является тот факт, что они могут быстро по сравнению со своими «полноразмерными» аналогами переключаться между открытым и закрытым состоянием, имея при этом крайне высокое отношение токов включенного и выключенного состояний.

С развитием технологий самые обычные электронные схемы уменьшаются и уже в ближайшем будущем могут достигнуть фундаментальных пределов, установленных природой для такого полупроводникового материала, как кремний. Таким образом, уже сейчас начался поиск более подходящих веществ для производства миниатюрных компонент. И в первую очередь внимание ученых привлекают полупроводники III – V групп таблицы Менделеева.

Кремний в разрабатываемых нанокомпонентах продолжает играть важную роль, но обычно в качестве подложек и оснований. Соответственно, главная практическая проблема заключается в том, как разместить альтернативный полупроводник крайне малых размеров на поверхности кремния. Сложность здесь состоит в том, что зачастую кристаллические решетки полупроводников III – V групп таблицы Менделеева не соответствуют кристаллической решетке кремния. В связи с этим достаточно сложно «вырастить» высококачественную тонкую пленку полупроводника эпитаксиальным методом.

Ученые из University of California (США) предложили новый подход, позволяющий разместить тонкую пленку «альтернативного» полупроводника толщиной всего в несколько атомов прямо на поверхности кремния. В качестве основы для своих экспериментов группа взяла арсенид индия (InAs), полупроводник, где свободные носители заряда перемещаются достаточно быстро, что определяет его высокую проводимость. Данное вещество обладает лишь одним недостатком: у InAs достаточно узкая запрещенная зона, однако, путем создания тонких пленок ученым удается сделать компоненты из этого материала более эффективными.

Предложенная американскими учеными методика во многом напоминает широко используемую идею размещения кремниевого элемента на подложке из изолятора, однако, в данном случае кремний играет роль подложки, а InAs – «рабочего» слоя. Созданный благодаря примененной технике транзистор может работать при напряжении в 0,5 В и имеет отношение токов во включенном и выключенном состоянях порядка 10 тысяч.

По мнению ученых, техника может использоваться для производства компонент практически из любых полупроводников III – V группы таблицы Менделеева. В ближайшем будущем команда планирует заняться исследованиями предельных возможностей своих транзисторов, в частности, предполагается постепенно уменьшать толщину создаваемых устройств. Кроме того, среди поставленных целей – создание процессора на базе данной методики.