MOSFETs de puerta circundante (GAA) de monocalcogenuros de post-transición de un nanómetro de sub-5 nm

Área de la Ciencia:

• Física de semiconductores
• Ciencia de materiales
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico de puerta circundante (GAA) (MOSFETs) son cruciales para el escalado continuo de dispositivos debido a un control electrostático mejorado.
• Los monocalcogenuros de post-transición (PTMC) están surgiendo como materiales de canal potenciales para la electrónica de próxima generación.

Objetivo del estudio:

• Investigar el potencial de los MOSFETs GAA de nanocables de telururo de indio (InTe) y telururo de galio (GaTe) de tipo p para aplicaciones CMOS avanzadas.
• Analizar sistemáticamente sus métricas de rendimiento, incluida la corriente de accionamiento, la energía de conmutación y la subida de subumbral, en longitudes de puerta agresivamente escaladas.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de transporte cuántico de primeros principios para modelar los MOSFETs GAA de nanocables PTMC.
• Se evaluó el rendimiento del dispositivo en varias longitudes de puerta (Lg), centrándose en los puntos de referencia de aplicaciones de alto rendimiento (HP) y bajo consumo (LP).

Principales resultados:

• Los MOSFETs GAA de InTe y GaTe demostraron corrientes excepcionales en estado ON (2470 μA μm⁻¹ para HP, 1125 μA μm⁻¹ para LP en Lg = 5 nm).
• Se lograron subidas de subumbral (SS) por debajo de 60 mV dec⁻¹, superando el límite de Boltzmann.
• El tiempo de retardo (τ) y el producto potencia-retardo (PDP) cumplieron o superaron los objetivos de la Hoja de Ruta Internacional de Semiconductores (ITRS) de 2028, incluso con longitudes de puerta (Lg) tan bajas como 2-3 nm.

Conclusiones:

• Los nanocables de InTe y GaTe son materiales de canal de tipo p muy prometedores para tecnologías CMOS de sub-5 nm, ultrabajo consumo y alto rendimiento.
• Estos materiales ofrecen un equilibrio superior de alta corriente de accionamiento y baja energía de conmutación en comparación con el silicio convencional.
• Los hallazgos allanan el camino para los dispositivos de la era CMOS post-silicio con mayor eficiencia y velocidad.