Mavzu: Nanoelektronika asboblari - bet 2

Wt
energiyalam ing m a’lum
qiym atlaridagina m xsat etilar ekan. Ruxsat etilgan
Wj
energiyalar
353
to ‘plami uzlukli (kvantlangan) spektr hosil qiladi. Q attiq jism da ruxsat
etilgan energiyalam ing ikkita zonasi - o ‘tkazuvchanlik va valent
zonalarini esga oling.
Qattiq
jism da
harakatlanayotgan
elektron
qanday
diskret
qiym atlarga ega bo‘lishi mumkinligini ko‘rib chiqamiz. M a’lumki,
elektronlar oddiy sharoitda kristalldan chiqib ketolmaydi. Demak,
elektronlar potensial chuqurda joylashgan va ular harakati kristall
oMchamlari bilan
lokallashgan
(chegaralangan). Soddalashtirish uchun
chuqurlik cheksiz baland va tik potensial to ‘siqlar bilan chegaralangan,
elektron esa faqat Ox o ‘q bo‘ylab harakatlanishi mumkin deb qaraymiz
(13.7-rasm). 0 < x < 1 sohada elektron erkin harakat qila oladi, lekin
chegaradan chiqa olmaydi. Elektronning bunday harakati bir oMchamli
potensial chuqurdagi harakat yoki
kvant chuqurlikdag\
harakat deb
atalishi qabul qilingan.
Bunda ikkita shart baj an lishi kerak. Birinchidan, potensial chuqurlar
356
kengligi elektronlarning erkin yugurish yo‘lidan kichik bo‘lm og‘i, lekin
kristall panjara doim iysidan katta bo‘lm og‘i kerak. Ikkinchidan, bir
potensial chuqum ing asosiy holati keyingisining uyg‘otilgan holati bilan
bir xil b o im o g ‘i kerak. Ushbu efFekt de Broyl to‘lqinlarining
interferensiyasi bilan bog‘liq.
Kremniyli ntaydoniy nanotuzilmalar.
IM Slaming, shu jum ladan,
m ikroprosessorlar va xotira m ikrosxem alarining asosiy aktiv elementi
bo‘lib kremniyli M D Y a - tranzistorlar xizmat qiladi. M DYa -
tranzistorlar «dielektrik sirtiga kremniy olish» (DSKO) texnologiyasi
bo‘yicha tayyorlanadi. Bunda tuzilm aning mexanik mustahkamligini
ta ’m inlovchi, yetarlicha qalin kremniyli asos sirtiga kislorod ionlari
im plantatsiya qilinadi, natijada sirtdan m a ’lum chuqurlikkacha kirib
borgan ionlar chuqurlashgan dielektrik qatlamni hosil qiladi. Shundan
keyin m olekular - nurli epitaksiya (M NE) yordamida asosning
dielektrikli
tom oni
sirtiga berilgan
o ‘tkazuvchanlik turiga ega
yarim o‘tkazgichning kristall tuzilishli mukammal monokristall qatlami
o ‘stiriladi. M NE qalinligi bir necha kristall panjara davri qalinligiga ega
qatlam olish imkonini beradi (bir davr 2A ga yaqin). M onokristall
qatlam qalinligi N - tranzistor kanali qalinligi bilan aniqlanadi. Keyin
yuqori ajratuvchanlikka ega litografiya yordam ida nanotranzistor kanali
hosil qilinadi. Kanal S i0 2 sirtida joylashgan qalin brusok shakliga ega
boMadi. D ielektrik qatlam yupqalashtirilgani sababli u orqali oquvchi
sizilish toki (tunnel tok) tranzistorlam i mikrominiatyurlashda katta
to ‘siq bo‘lib turibdi. Am aliy natijalar bilan tasdiqlangan nazariy
baholashlam ing ko‘rsatishiga qaraganda, kremiyli M D Y a - tranzistor
kanali uzunligi 6 nm gacha, S i0 2 qatlam qalinligi 1,2 nm gacha
kam aytirilganda «ochiq-berk» holatlar toklari nisbatini 108 tartibda
saqlangan holda xarakteristikaning yuqori tikligiga ega bo‘ladi. S i0 2
qatlam qalinligi yana ham yupqalashtirilganda sizilish toki ortib ketishi
hisobiga tranzistom i boshqarish imkoniyati yo‘qoladi.
Noqulay holatdan qutilish uchun dielektrik singdiruvchanligi
yuqoriroq (high- к ) boshqa dielektrikdan foydalanish zam r bo‘ladi.
Bunday material sifatida A120 3, Z r 0 2, Н Ю 2 va boshqalar xizmat qildi.
N atijada sizilish tokini o ‘n martadan ortiqroq kam aytirishga erishildi.
Yangi dielektrik nanotranzistorlarda 2007-yildan qoMlanila boshladi.
Ushbu yutuqni G. M ur «60-yillardan buyon tranzistorlar texnologiyasida
eng m uhim o‘zgarish» deb atadi.
Lekin yangi dielektrik polikremniyli zatvor bilan «chiqishmadi».
Bu yuqori tezkorlikka erishishga qarshilik qildi. Shuning uchun zatvor
357
materialini ham o ‘zgartirishga to ‘g ‘ri keldi. Bu m aterial tarkibi
hozirgacha Intel korporatsiyasi tom onidan sir saqlanib kelinm oqda.
Zatvor uzunligi 20 nmni tashkil etuvchi yangi tranzistor ochilishi va
berkilishi uchun 30
%
kam energiya talab etiladi, m ikroprosessorlar esa
109 ta atrofidagi tranzistorlarga ega va 20 Gs chastotada 1 Vdan kichik
kuchlanishlarda ishlaydi. DSKO texnologiya AM D v a Intel kom pa-
niyalari tomonidan yoppasiga ishlab chiqarilayotgan zam onaviy Pentium
va Athlon seriyali m ikroprosessorlarda qoMlanilmoqda.
Zam onaviy kremniyli M D Y a - nanotranzistorlar konstruksiyasi
standart M DYa - m ikrotranzistorlardan zatvor turi bilan ham farq qiladi.
Zatvorlam ing asosiy turlari: a) bir zatvorli planar; b) ikki zatvorli «baliq
suzgichli» (adabiyotlarda FitFET deb nomlanadi); d) uch zatvorli.
DSKO texnologiya asosida yaratilgan kremniyli uch zatvorli
nanotranzistor konstruksiyasi 13.10-rasmda ko‘rsatilgan. Kanal uch
tom ondan zatvorosti dielektrik qatlam bilan o ‘ralgan. U ning nomi
shundan kelib chiqadi.
Shunday qilib, kremniyli M D Y a - tranzistorlar tezkorligi zatvor
materiali va zatvorosti dielektrik turi o ‘zgartirilgandan keyin kanal
uzunligini kam aytirish hisobiga oshiriladi.
M DYa - tranzistorlam ing tezkorligi uning xarakteristika tikligi
Y arim o‘tkazgich geterotuzilm alar eng yuqori chastotali tranzistorlar, lazerlar ham da inegral sxem alar (chiplar) yaratishning asosi
bo‘ldilar. G eteroo‘tish deb taqiqlangan zonalari kengligi bir-birinikidan farq qiluvchi yarim o‘tkazgichlar hosil qilgan o ‘tishlarga aytiladi. Geteroo ‘tishlar m onokristall va polikristall m ateriallar orasida hosil qilinishi mumkin. Ular, shuningdek, anizotip
(13.9) va (13.10) formulalardan m aydoniy tranzistor tezkorligi
kanalni kichik effektiv m assali zaryad tashuvchilarga ega bo‘lgan
m aterialdan hosil qilib yoki legirlovchi kiritm alar konsentratsiyasini
kam aytirib (kiritm alar ionlarida sochilishni butunlay y o ‘qotib) oshirish
mumkin. Buni geteroo‘tishli nanotuzilm alarda am alga oshirish qulay.
Geterotuzilmalar asosidagi maydoniy tranzistorlar.
характеристика квантовой системы. Она содержит полную информацию об электронах или других частицах в атоме,
молекуле, кристалле.
Необходимо рассмотреть одно из проявлений чисто квантовой природы
электрона. Известно, что волны различной физической природы, возбуждаемые в ограниченном
объеме, имеют строго определенную длину волны и частоту. В том случае, когда
движение электрона происходит 0 0 1 Fв огра ниченной области, его энергия имеет строг
http://fayllar.org
|