锗锡处置器是在亥姆霍兹纳米工厂制作的，亥姆霍兹纳米工厂是亥姆霍兹协会制作纳米结构和电路的外围技术平台。学分：Forschungszentrum Juelich
Forschungszentrum Jlich的迷信家用锗锡合金制作了一种新型晶体管，与传统开关元件相比，它具备多种好处。电荷载流子在资料中的移动速度比在硅或锗中的移动速度更快，这使得任务中的电压更低。因此，晶体管仿佛是未来低功耗、高功用芯片的有宿愿的候选者，也或者是未来量子计算机开展的候选者。
在过去的70年里，芯片上的晶体管数量大概每两年翻一番——依据摩尔定律，该定律明天依然有效。电路也相应变小了，但这种开展的终结仿佛行未来到。
“咱们如今曾经到了却构尺寸只要2到3纳米的阶段。这大概等于10个原子的直径，这使咱们到达了可行的极限。它不会比这小多少，“Forschungszentrum Jlich的Peter Grnberg钻研所（PGI-9）的Qing-Tai Zhao说。
一段时间以来，钻研人员不时在寻觅硅的代替品，硅是半导体行业经常使用的主要资料。“咱们的想法是找到一种具备更无利电子个性的资料，可用于在更大的结构下成功相反的功用，”传授解释说。
这项钻研局部集中在锗上，锗在计算机时代的早期就曾经被经常使用了。至少无切实上，电子在锗中的移动速度比在硅中快得多。但是，赵庆泰和他的共事们如今更进一步了。为了进一步提升电子个性，他们将锡原子掺入锗晶格中。该方法是几年前在Forschungszentrum Jlich的Peter Grnberg钻研所（PGI-9）开发的。
“咱们不时在测试的锗锡系统可以克制硅技术的物理限度，”赵庆泰说。在试验中，锗锡晶体管体现出的电子迁徙率比由纯锗制成的相似晶体管高2.5倍。
新资料合金的另一个长处是它与现有的用于芯片制作的CMOS工艺兼容。锗和锡与硅来自元素周期表中相反的主要族。因此，锗锡晶体管可以间接集成到现有消费线的传统硅芯片中。
未来计算机的渺小后劲
除了经典的数字计算机，量子计算机也可以从锗锡晶体管中受益。一段时间以来，人们不时在致力将局部管制电子设施间接集成到量子芯片上，该芯片在凑近相对零度的温度下在量子计算机内运转。测量标明，在这些条件下，由锗锡制成的晶体管的功用显著优于硅制成的晶体管。
“应战在于找到一种半导体，其开关在十分低的温度下依然十分快，具备低电压，”赵庆泰解释说。关于硅，该开关曲线在50开尔文以下趋于陡峭。而后，晶体管必需高电压，因此必需高功率，最终造成敏感量子比特由于加热而失效。“锗锡在这些温度下体现更好，测量值低至12开尔文，并且有宿愿在更低的温度下经常使用该资料，”赵清泰说。
此外，锗锡晶体管是迈向光片上数据传输的又一步。用光信号传输消息曾经成为许少数据网络的规范，由于它比经过电导体传输数据更快、更节能。但是，在微电子和纳米电子畛域，数据通常依然以电模式发送。
Dan Buca博士的Jlich任务组的共事过去曾经开收回一种锗锡激光器，该激光器开拓了间接在硅芯片上光学传输数据的或者性。锗锡晶体管沿着这些激光器，为纳米电子学和光子学在单个芯片上的单片集成提供了一种有出路的处置方案。
该论文宣布在《通讯工程》杂志上。
更多消息：刘明山等人，用于硅以外的CMOS的垂直GeSn纳米线MOSFET，通讯工程（2023）。DOI：10.1038/s44172-023-00059-2
