Epitaxie hétérogène de semi-conducteurs ciblant l’ère post-Moore

Epitaxie hétérogène de semi-conducteurs ciblant l'ère post-Moore

L’hétéroépitaxie ouvre une nouvelle voie pour l’intégration hétérogène et l’intégration multifonctionnelle de divers semi-conducteurs dans l’ère post-Moore. Crédit : Institut des semi-conducteurs

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Liu Zhiqiang de l’Institut des semi-conducteurs de l’Académie chinoise des sciences, en coopération avec l’équipe dirigée par le professeur Gao Peng de l’Université de Pékin et l’équipe dirigée par le professeur Liu Zhongfan du Beijing Graphene Institute (BGI ), a récemment réalisé le concept d’« épitaxie hétérogène » via une stratégie de van der Walls, un type de processus d’épitaxie non symétrique.

Les chercheurs ont confirmé la faisabilité de l’épitaxie du nitrure non limitée par le réseau du substrat et ont fourni une nouvelle idée pour l’intégration hétérogène des matériaux semi-conducteurs.

En proposant une technologie d’épitaxie van der Waals assistée par nanotige, ils ont réalisé des films de nitrure continus et plats presque monocristallins sur un substrat de verre amorphe.

Après des décennies de développement, l’industrie des semi-conducteurs est entrée dans « l’ère post-Moore ». « Au-delà de la loi de Moore » a inauguré un point culminant. Le développement futur de l’industrie des semi-conducteurs doit sortir du cadre d’origine et rechercher de nouvelles voies.

Face à ces opportunités et défis, la préparation de matériaux de base tels que les matériaux semi-conducteurs à large bande interdite est également en train de faire des percées. De nouveaux matériaux, de nouveaux procédés et une intégration hétérogène deviendront des technologies potentiellement perturbatrices dans l’ère post-Moore.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé du graphène pour réaliser des îlots de nucléation de nitrure alignés, qui ont hérité de la cristallinité du réseau de graphène. Ensuite, les îlots de nucléation de nitrure ont absorbé des adatomes à la surface du graphène et ont évolué en nanotiges. Ensuite, les nanotiges ont agi comme un bon modèle pour la réduction des disparités de réseau et la coalescence ultérieure. Ainsi, un film de nitrure lisse s’est formé.

Selon les chercheurs, le graphène guide efficacement l’orientation des nitrures, tandis que le modèle de nanotige conçu réduit davantage l’alignement dans le plan à trois configurations dominantes.

« Les orientations dominantes dans le plan sont clairement présentées par des images de microscopie électronique à transmission haute résolution à résolution atomique aux limites du graphène, ce qui est cohérent avec le calcul de la théorie fonctionnelle de la densité », a déclaré le professeur Liu Zhiqiang, auteur correspondant de la recherche.

Ce travail valide non seulement expérimentalement la croissance de nitrures cristallins sur des substrats amorphes, mais fournit également une voie prometteuse vers l’intégration monolithique de semi-conducteurs pour l’électronique et la photonique avancées.

Cette méthode convient également à la préparation de matériaux à haute teneur en nitrure d’indium. Il propose une méthode universelle pour améliorer l’incorporation de l’indium dans les nitrures III, ce qui ouvre de nouvelles idées pour l’application future des nitrures dans le domaine des dispositifs nouveaux et multifonctionnels.

Cette recherche a été publiée en ligne dans Avancées scientifiques le 31 juillet dans un article intitulé « Van der Waals Epitaxy of Nearly Single-Crystalline Nitride Films on Amorphous Graphene-Glass Wafer ».


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Plus d’information:
Fang Ren et al, épitaxie Van der Waals de films de nitrure presque monocristallins sur plaquette de verre de graphène amorphe, Avancées scientifiques (2021). DOI : 10.1126 / sciadv.abf5011

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Epitaxie hétérogène de semi-conducteurs ciblant l’ère post-Moore (2021, 2 août) récupéré le 2 août 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-08-heterogeneous-epitaxyl-semiconductors-post-moore-era.html

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