موضوع مقاله: سیلیکون-ژرمانیوم | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سیلیکون-ژرمانیوم | مقدمه: معمولاً به عنوان یک ماده نیم‌رسانا در مدارهای مجتمع (ICs) برای ترانزیستورهای دوقطبی ناهمگون یا به عنوان یک لایه وادارکرنشی برای ترانزیستورهای سیماس استفاده می‌شود. | ## بخش 1: سیلیکون-ژرمانیوم | این فناوری نسبتاً جدید فرصت‌هایی را در طراحی و ساخت مدارهای سیگنال آمیخته و مدارهای آنالوگ ارائه می‌دهد. سای‌جیی همچنین به عنوان یک ماده ترموالکتریک برای کاربردهای با دمای بالا (بیش از ۷۰۰ کلوین) استفاده می‌شود. تولید استفاده از سیلیکون-ژرمانیوم به عنوان نیم‌رسانا توسط برنی مایرسون برجسته شده بود. چالشی که تحقق آن را برای چندین دهه به تعویق انداخته بود این بود که اتم‌های ژرمانیوم تقریباً ۴ درصد بزرگتر از اتم‌های سیلیکون هستند. در دماهای بالای معمولی که در آن ترانزیستورهای سیلیکونی ساخته می‌شدند، فشار ناشی از افزودن این اتم‌های بزرگ‌تر به سیلیکون کریستالی، تعداد زیادی نقص را ایجاد می‌کرد که مانع از استفاده مواد حاصل می‌شد. که الزام باورِ آن زمان برای پردازش دمای بالا ناقص بود، و به رشد سای‌جیی در دماهای به اندازه کافی پایین اجازه می‌دهدB. | ## بخش 2: سیلیکون-ژرمانیوم | فرآیندهای سای‌جیی هزینه‌های مشابه تولید سیماس سیلیکون را به‌دست می‌آورند و نسبت به سایر فن‌آوری‌های ناهمگونی مانند گالیم آرسنید کمتر هستند. اخیراً، پیش‌سازهای آلی‌ژرمانیوم (مانند ایزوبوتیل‌ژرمان، تری‌کلریدهای آلکیل‌ژرمانیوم و تری‌کلرید دی‌متیل‌آمینوژرمانیوم) به عنوان جایگزین‌های مایع کم خطرتر برای ژرمان برای لایه‌نشانی ام‌اووی‌پی‌ئی پوسته‌های دربردارنده-ژرمانیم مانند ژرمانیم با خلوص بالا، سای‌جیی و سیلیون کرنشیده مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در ژوئیه ۲۰۱۵، آی‌بی‌ام اعلام کرد که نمونه‌های کاربردی از ترانزیستورها را با استفاده از فرایند سیلیکون-ژرمانیوم ۷ نانومتری ایجاد کرده است، نویدبخش چهار برابر شدن تعداد ترانزیستورها در مقایسه با یک فرایند معاصر است. ترانزیستورهای دوقطبی پیوندناهمگون دارای بهره مستقیم بیشتر و بهره معکوس کمتری نسبت به ترانزیستورهای دوقطبی پیوندهمگون مرسوم هستند. سای‌جیی به عنوان یک فناوری پیوندناهمگون با شکاف باند قابل‌تنظیم، فرصتی برای تنظیم‌سازی شکاف باند انعطاف‌پذیرتر از فناوری فقط سیلیکونی ارائه می‌کند. سیلیکون-ژرمانیوم روی عایق (اس‌جیی‌اوآی) یک فناوری مشابه با فناوری سیلیکون روی عایق (اس‌اوآی) است که در حال حاضر در تراشه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود. | ## بخش 3: سیلیکون-ژرمانیوم | اس‌جی‌اوآی سرعت ترانزیستورهای داخل ریزتراشه‌ها را با کُرنش‌سازی شبکه کریستالی زیر گیت ترانزیستور ماس افزایش می‌دهد و در نتیجه تحرک‌پذیری الکترون‌ها را بهبود می‌بخشد و جریان‌های راه‌اندازی بالاتری را ایجاد می‌کند. ماسفت‌های سای‌جیی همچنین می‌توانند نشت پیوند کمتری را به دلیل مقدار کمتر شکاف باند سای‌جیی ایجاد کنند. با این حال، یک مشکل عمده در ماسفت‌ها، ناتوانی در تشکیل اکسیدهای پایدار با سیلیکون-ژرمانیوم با استفاده از پردازش اکسایش استاندارد سیلیکون است. کاربرد ترموالکتریک یک افزاره ترموالکتریک سیلیکون-ژرمانیوم MHW-RTG3 در فضاپیمای وویجر ۱ و ۲ استفاده شد. گسیل‌سازی نور با کنترل ترکیب یک آلیاژ ششگوش سای‌جیی، محققان دانشگاه فناوری آیندهوون ماده ای را توسعه دادند که می‌تواند نور گسیل کند. در ترکیب با ویژگی‌های الکترونیکی آن، امکان تولید یک لیزر مجتمع در یک تراشه واحد را فراهم می‌کند تا انتقال داده‌ها را با استفاده از نور به جای جریان الکتریکی امکان‌پذیر کند، سرعت انتقال داده‌ها را افزایش داده و مصرف انرژی و نیاز به سامانه‌های خنک‌کننده را کاهش می‌دهد. | ## جمع‌بندی | این تیم بین‌المللی با نویسندگان اصلی الهام فدالی، آلن دایکسترا و اریک باکرز در دانشگاه فناوری آیندهوون هلند و ینس رنه ساکرت در دانشگاه فردریش شیلر دانشگاه ینا در آلمان، جایزه موفقیت سال ۲۰۲۰ را توسط مجله دنیای فیزیک دریافت کردند.