FORNEL

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND FüR NANOELEKTRONIK

Quantenmechanische und ballistische Nanobauelemente auf Siliziumbasis

Arbeitsfeld:

Bisher werden als Gründe, warum konventionelle Silizium-basierte MOS-Feldeffekt-Transistoren (MOSFETs) keinen Einsatz in Höchstfrequenzelektronik finden, die geringe Beweglichkeit der Ladungsträger in Silizium und das nicht exponentielle und somit langsame Einschaltverhalten genannt. Aus diesem Grund ist der Heterobipolartransistor (HBT) nach wie vor das Standardbauelement der SiGe-basierten HF-Elektronik. Großer Nachteil dabei ist, dass ein Schaltvorgang in einem HBT im Gegensatz zum Schaltvorgang in einem MOSFET niemals verlustleistungslos erfolgt, was die Realisierung integrierter Höchstfrequenzlogikschaltungen hoher Komplexität (hoher Gatteranzahl) nahezu unmöglich macht. Ziel des Teilprojektes ist es, die Frage zu beantworten, ob resonante Tunnel-MOSFETs bzw. ballistische Kurzkanal-MOSFETs mit intrinsischen Kanalgebieten Lösungsansätze sind, MOSFET-basierte und damit verlustleistungsarme Logikschaltungen hoher Komplexität mit Taktfrequenzen im Höchstfrequenzbereich zu realisieren. Dabei meint „ballistisch“ den wechselwirkungsfreien Ladungsträgertransport von Source nach Drain. Im Teilprojekt soll daher ein neues vierpoliges Nano-Bauelement auf Silizium-Basis hergestellt und charakterisiert werden, welches eine Kombination aus einem resonanten Tunnelbauelement und einem ballistischen Kurzkanal-MOSFET mit intrinsischem Kanalgebiet darstellt. Die dafür notwendigen physikalischen Dimensionen im Sub-20nm-Bereich werden dabei ohne Einsatz von Lithographiemethoden über Abscheidung der kritischen Schichten mittels MBE und CVD realisiert.