Bayerischer Forschungsverbund für Nanoelektronik (FORNEL)


Teilprojekt II.3:
Nanotransistoren auf der Basis ballistischer Y-Schalter

Die stetige Miniaturisierung von Transistoren – den Basiselementen integrierter Schaltkreise – führt dazu, dass deren Gateeffektivität abnimmt. Daher sind in jüngster Zeit verstärkt neue Transistorkonzepte mit alternativen Gate-Geometrien (z.B. Double- und Tri-Gate Transistoren) untersucht worden. Hauptziel des vorliegenden Teilprojekts ist die Realisierung und Analyse ballistischer Nanotransistoren auf der Basis von Y-förmigen Kanalverzweigungen mit Ausdehnungen kleiner als charakteristische Streulängen der Ladungsträger, um die Funktion des Gates durch eine intrinsische Rückkopplung des Y-Nanotransistors zu verstärken. Die erforderlichen technologischen Arbeiten betreffen schwerpunktmäßig die Molekularstrahlepitaxie und die hochaufgelöste laterale Strukturierung. Hierzu sind zunächst oberflächennahe Elektronengase hinsichtlich der Beweglichkeiten zu optimieren. Durch lithographische Verfahren (Elektronenstrahl- und Imprint-Lithographie) sollen Y-Nanotransistoren mit Verzweigungsbereichen von wenigen 10 nm in GaAs basierenden Halbleiterheterostrukturen entwickelt werden. Hierbei soll über die Elektronenstrahllithographie hinaus das Potenzial der Imprinttechnologie ausgelotet werden, da sich mit diesem parallelen „Druckverfahren“ eine Vielzahl von nanoelektronischen Strukturen sehr effizient bereitstellen lässt. Bei den Bauelementeanwendungen stehen monolithisch definierte Schaltkreise auf der Basis von Y-Nanotransistoren im Vordergrund. Hierbei wird mit dem ballistischen Transport ein nanoelektronischer Effekt herangezogen, der sehr robust ist und Raumtemperaturanwendungen erlaubt. Gleichzeitig werden für den ballistischen Bereich z.B. hohe Nichtlinearitäten erwartet, die zur Realisierung spezifischer Bauelementfunktionen in extrem kompakten und miniaturisierten Schaltkreisen eingesetzt werden sollen. Unterstützt werden diese Arbeiten durch theoretische Untersuchungen und Computersimulationen am TEP der TU München zum grundlegenden Verständnis der Funktion und Betriebsbedingungen ballistischer Bauelemente. Hierzu werden physikalische Bauelementmodelle entwickelt, die mit Hilfe der realisierten Teststrukturen validiert werden sollen und die dann als Grundlage für eine eingehende numerische Analyse des Bauteilverhaltens dienen werden.


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