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美科学家用MIM架构研发新一代量子穿隧方案

上网日期: 2010年11月15日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:量子穿隧? MIM? 金属? 绝缘体?

美国奥勒冈州立大学(Oregon State University,OSU)的研究人员宣布,已经利用金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal,MIM)架构,找到了一种更好的量子穿隧(quantum tunneling)方案,可望因此催生速度更快、耗电更少、运作温度更低的电子组件。

量子穿隧能提供超越传统电流的优势,在这种模式下,电子(electrons)是会跳跃过组件障蔽,而不是穿越它们;后者会降低电流速度、提高耗电需求并产生过多的热量。不过传统的穿隧式二极管(tunneling diodes),采用重掺杂的p-n接面(heavily doped p–n junction),也限制了它们在离散组件内的应用。

MIM二极管采用两种功函数(work function)不同的金属,中间以绝缘体分隔;如此能产生一种弹道传输机制(ballistic transport mechanism),加速电子在两种金属之间的接触。2007年,一家美国公司Phiar曾展示过一款实验性质的MIM二极管,能以3.8THz的最高频率运作;不过据说该研究案因为无法在迈向商业化的过程中克服良率问题,已经宣告失败。

至于奥勒冈州立大学的研究人员,则声称已经藉由用非晶态(amorphous)金属取代结晶态金属触点,解决了可能的良率问题。“我们的解决方案应该可以克服良率问题,并可实现低温制程;”该大学教授Douglas Keszler表示:“此外也能提供一种随时调节穿隧组件特性的折衷方法。”

美科学家用MIM架构研发新一代量子穿隧方案(电子工程专辑)
MIM二极管包含两种具备不同功函数的金属,能让电子快速跨越能隙,又不会消耗过多功率或产生过多热量

Keszler指出,新研发的MIM制造方法,采用能以相对较低温生产的非晶态金属,这为MIM组件开启了应用在大尺寸显示器与印刷电子装置的可能性;该类组件能以各种不同的金属制作,包括铜、镍与铝。接下来研究人员打算以新研发的技术,制作类似欧盟Steep Program研发计划所提出的三端(three-terminal)穿隧晶体管

点击进入参考原文:Researchers claim better 'quantum tunneling', by R. Colin Johnson


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