I ricercatori dell'Università di Tokyo dimostrano che l'uso di germanuri di metalli nell'interfaccia metallo-germanio con piani di cristallo superficiali adatti, migliora notevolmente la resistenza di contatto e le prestazioni dei dispositivi a semiconduttore al germanio. I risultati sono riportati in Applied Physics Express.

Questa ricerca è stata pubblicata nel numero di novembre 2016 dell'online Bollettino JSAP .

L'elemento semiconduttore germanio sta suscitando grande interesse per l'elettronica di prossima generazione a causa della sua elevata mobilità di elettroni e lacune. Tuttavia, sebbene siano stati dimostrati dispositivi a transistor al germanio ad alta mobilità come i transistor ad effetto di campo con isolamento metallico (MISFET), la resistenza parassitaria e la soppressione delle perdite dallo stato off alle porte di source e drain inibiscono ancora le prestazioni di questi dispositivi. Ora i ricercatori dell'Università di Tokyo hanno dimostrato che l'uso di germanuri di metalli nell'interfaccia metallo-germanio, e avere il giusto piano di cristallo sulla superficie può migliorare notevolmente la resistenza di contatto e le prestazioni del dispositivo.

Una differenza nei livelli di energia della struttura a bande in un metallo e in un semiconduttore può causare una barriera che ostruisce il trasporto di elettroni - la "altezza della barriera Schottky" (SBH). Uno dei principali contributori alla resistenza di contatto nei dispositivi al germanio è il "pinning a livello di Fermi", dove la flessione della banda all'interfaccia aumenta l'SBH.

Un'ipotesi per l'origine del pinning del livello di Fermi è che un dipolo sia indotto dove la coda della funzione d'onda dell'elettrone incontra la superficie metallica. Questo effetto dovrebbe essere ridotto quando la densità elettronica su questa superficie è diminuita. La densità di elettroni liberi dei germanuri metallici è tipicamente di 1-2 ordini di grandezza inferiore a quella dei metalli, e quando Tomonori Nishimura, Takeak Yajima, e Akira Toriumi hanno misurato le caratteristiche della tensione attuale alle interfacce metallo-germanidi, hanno trovato che gli effetti di blocco del livello di Fermi sono stati notevolmente alleviati.

I ricercatori hanno anche notato che l'SBH era diminuito solo quando veniva utilizzato il piano cristallino (111). Quando il contatto è stato effettuato lungo il piano (110), la barriera al trasporto di elettroni alle interfacce germanio-germanuro è rimasta alta. Nella loro relazione sui risultati concludono, "questi risultati indicano che l'SBH all'interfaccia diretta metallo-Ge è praticamente controllabile, e la resistenza di contatto nei Ge n-MISFET può essere notevolmente ridotta."