ИнститутфизикиполупроводниковСОРАН...

1

Кремниевые транзисторы вблизи

физических пределов масштабирования

11 проблем

В.П. Попов

Институт физики полупроводников СО РАН, Новосибирск

1. Введение. МОП транзисторы с длиной канала 10 нм

2. Модель неоднородного канала

3. Квазибаллистический транспорт

4. Подвижность носителей вблизи барьера

5. Перспективные МОП транзисторы

6. Заключение

Содержание Содержание

R, Dutton in PhD of Reza Navid, 2005

Анод Сетка Катод Анод Сетка Катод

Прогресс

Прогресс

Ограничение

тока ОПЗ Ограничение

тока инжекц.

Длинный каналКороткий канал

МОП транзистор – триод с модуляцией проводимости поперечным полем

Хорошая идея, но…


Oscar Heil described the possibility

of controlling the resistance in

a semiconducting material with an

electric field in British patent in 1935.

Julius Edgar Lilienfeld (1881-1963) ...

US patent 1900018 "Device for controlling

electric current" filed on 28.03.1928

Elvira Fortunato et al., Appl.Phys.Lett., 96, 92102-3 ( April 2010)

2010: …first thin film p-MOSFET on Cu2O with

satisfactory requirements for practical applications…


Кремниевый МОП транзистор

Si

Source

Si

Drain

Al Gate

Al Gate

1960: First MOSFET by Dawon Kahng and Martin M. (John) Atalla

Al

SiO2

Si

Исключительное

качество границы!

Single Core

6 Core

Dual Core

8 Core

Quad Core

Intel: >300 million 45 nm CPUs shipped to date

T. Ghani . Nikkei Presentation, 2009


Нет других человеческих артефактов, сделанных в большем количестве. “…некоторые рассматривают его как один из важнейших технологических

прорывов в человеческой истории…” (Wikipedia, the source of all human knowledge)

8


Величина

Полная проводимость

Внутренняя проводимость

Проводимость на стоке

Ёмкость затвор –истока

Ёмкость затвор – стока

Частота отсечки

Полевая (эффективная)подвижность

Определение


Y – функция Y = ID/(gm)0.5 =(μ0fgCoxVD)0.5 (VG-VT)


Подпороговый наклон S Y – функция: Y = ID/(gm)0.5 =(μ0fgCoxVD)0.5 (VG-VT)

1990’ые: «Золотая эра» масштабированияуменьшение Vcc, Tox & Lg и увеличение Idsat

• Уменьшение толщины диэлектрика- ключевой параметр для Lgate

• Сверхмелкие p-n переходы- важный параметр для Lgate

- резкий профиль (REXT )

• Масштабирование Vcc

- снижение XD (меньшие ОПЗ и SCE)

- Но, не выполняется Efield = const

Принцип электростатического подобия Деннарда и закон Мура

R. Dennard et.al. IEEE JSSC, 1974

Проблема -2 :

Проблема -1 :

Проблема 0 :

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

1.E+01

1.E+02

1.E+03

1.E+04

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

TOX Physical [nm]

JO

X [

A/c

m2]

180nmNitrided SiO2

SiO2

[Lo et. al, EDL97]

130nm

Jox limit

• Прямое туннелирование через слойподзатворного диэлектрика

Истощение слоя диэлектрика

• Модель универсальной подвижности• Рассеяние на ионизованной примеси

Деградация подвижности

VLSI Symp. 2000

Mobili

ty (

cm

2 /(V

.s)

100

150

200

250

300

0 0.5 1 1.5

E EFF [MV/cm]

NA=

3x1017

1.3x1018

1.8x1018

2.5x1018

3.3x1018

Universal

Mobility

Начало 2000х – конец стандартного масштабирования


Объект – МОП транзисторы с длиной канала 10 нм

Khakifirooz, A., Antoniadis, D.A.: MOSFET performance

scaling—Part I: Historical trends.

IEEE Trans. Electron. Devices 55, 1391–1408 (2008)

D.Fleury et al. 2009 Symposia on VLSI Technology,

E. Pop. Energy Dissipation and Transport in Nanoscale Devices. Nano Research 3, 147 (2010)

Идеальные и реальные твердотельные ключи

2005

In US is 20 GWatts

0

1

2010

100

1000

1995 2000 2005 2010

Gate

Pitch

(nm) 0.7x every

2 years

32nm

65nm

45nm

112.5 nm

PitchPitchPitch

Intel 32 nm transistors provide the tightest gate pitch of any

reported 32 nm or 28 nm technology

Принцип электростатического подобия Деннарда и закон Мура


Frank Schwierz. Graphene Transistors. Nature Nanotechnology. Published online: 30 May 2010

2010: 50 лет после появления полевого транзистора на кремнии

• Масштабирование невозможно при сохранении длины затвора

• Обычные способы укорочения достигли физического предела

Для сохранения закона Мура обязательно укорочение затвора

Micrometer channel length

Nanometer

channel length

Semiconductors – λT ≈ 10nm,

Metals – λF ≈ 1nm

V. Lukichev. Field-effect nanotransistor as a quantum waveguide. IEEE Conf. Altai-2010


Charged fluid:

Hydrodynamic equations

Charged particles:

Boltzmann kinetic equation

Charged waves:

Schrödinger equation

Новые технологии, материалы и эволюционный дизайн

обеспечили для 20 нм КМОПТ решение 3 проблем и

предельные параметры …

Ion > 1000 μA/μm

Ioff < 1000 pA/μm

умеренное тепловыделение

Нерешенные 7 проблем 20 10 нм КMOП транзисторов:

(1) подвижность носителей

(2) уменьшение DOS

(3) альтернативные материалы

(4) ориентация канала и подложки

(5) квантовая ѐмкость

(6) утечки туннeлирования (Source-to-Drain & Band-to-

Band Tunnelling – SDT & B2BT)

(7) дальнодействующее кулоновское (плазмонное)

рассеяние

Решения и проблемы в технологии до 20 нм КМОП транзисторов

( Ion/Ioff > 105 )

Объѐмный или частично обедняемый металл-оксид-полупроводниковый транзистор

(МОПТ):

МОПТ с полным обеднением:

МОПТ с двойным затвором (DG):

Нанопроволочный МОПТ (SINWT):

dep

OX

OXAFFBth w

tqNVV

0

2 A

FSidep

Nqw

04

Si

OX

OXAFFBth t

tqNVV

0

2

22

0

Si

OX

OXAFFBth

ttqNVV

…толщина слоя КНИ - новая переменная для масштабирования МОПТ

Конструирование канала толщиной слоя кремния-на-изоляторе

42

0

Si

OX

OXAFFBth

ttqNVV

В.П.Попов, О.В.Наумова, И.Е.Тысченко и др., ФТП, Микроэл. и т.д. (1998 - 2010)

За 1998 – 2009 гг. на опытной линейке ИФП изготовлено более 5 тыс. КНИ пластин диаметром 100 и

150 мм для приборов микро- , нано- и биоэлектроники.

Оборудование выработало ресурс. Его стоимость для новой линии (200 мм, 5 тыс. шт./год) - до 500

млн. руб; (300 мм, 30 тыс. шт./год) – до 900 млн. руб. Стоимость чистых помещений– 400 млн.руб.

Рост рынка КНИ обеспечен увеличением доли высокопроизводительных процессоров на КНИ, объѐм

выпуска которых превысил 30%. Сдерживающий фактор для рынка - 3-4х кратная цена КНИ в сравнении

с объѐмным кремнием. Доля технологии Smart Cut ® на рынке КНИ > 80%.

Изготовление структур кремния-на-изоляторе с заданной толщиной слоев

V.P. Popov, I.V. Antonova, V.F. Stas et al., J. Mater. Sci. Eng. B, 73, 82 (2000)

(BOX)

tsi = 3 nm

Зависимость подвижности от длины канала LG

50 nm

Source Gate Drain

контакт (Al)

50 nm

Source Gate Drain

Изолятор

(SiO2)

Изолятор

(SiO2)

контакт (Al)

10 m

КНИ остров

а б

в

а) микрофотография РЭМ вид сверху б) нанометровый затвор из поликремнияв) распред еление примесей и p-n переходов в сечении б).

1018см-3

A. A. Frantsuzov , N. I. Boyarkina and V. P. Popov. Semiconductors, 42, (2) 215-219 (2008).

Rs = Rd = Rsd /2 = rS(D)+r0

0 1 20,0

0,5

1,0

1,5

2,0

5

4

3

2

1

JL / W

, 1

0 -

5 A

VG, V

j1=1/L1 Cox {VG -j(rS+ r0)-Vt -0.5[VD-j(rS+ rD+2r0)]} [VD-j(rS+rD+2r0)]

j2=1/L2 Cox {VG -j(rS+r0)-Vt -0.5[VD -j(rS+rD+2r0)]} [VD-j(rS+rD+2r0)]

1,5 2,0 2,50

1

2

3

4

5

0

100

200

300

400

500

0, c

m2 V

-1c

-1

r 0,

kO

m

VG, V



Виртуальный исток/сток


1. 3.6 m

2. 1.7

3. 3.8

4. 0.8

5. 0.3

• Уменьшение µeff с уменьшением L обусловленовкладом исток- стока 2 L00 с низкой подвижностью 00:

• При VD << VG - VT выражение:

подобно правилу Матиссена.

1

0

0

0 )(

TGoxD VVC

L

WJV

1

00

00

00 )(

TGoxD VVC

L

WJV

)2()(200

00

0

01

000

LLVVWCJVVV TGoxDDD

00

00

0

0 2

LLL

eff


Виртуальный исток/сток


Эффективная подвижность в канале:

d

thgox

eff I

VVC )(75.01

[1] F. Andrieu et al., VLSI 2005. [2] A. Cros et al., IEDM 2006.


L

A

L

L

L

L

L

LL

eff

0000

00

0

00

00

00

0

111212211

0 1 2 30

2

4

6

8Part 2

Part 1

1/m

u,1

0 -

3 c

m -

2 V

c

1/L, m -1

10 100 1000 100000

1x102

2x102

3x102

4x102

Mo

bili

ty, cm

2/ V

s

Gate length, nm

SOI

sSOI

bulk Si

bulk sSi

S.Cristoloveanu, J.Appl.Phys. 2007

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0 = 250

0 = 460 cm

2/ Vs

1/

, Vs

/ cm

2

1 / L , nm-1

0 = 415

SOI

sSOI

bulk SI

bulk sSi0 = 150

C. Dupré, T. Ernst, J.-M. Hartmann, F. Andrieu, et al. Carrier

mobility degradation due to high dose implantation in ultrathin

unstrained and strained silicon-on-insulator films. J. Appl. Phys., 102, 104505(8), 2007


A. A. Frantsuzov , N. I. Boyarkina and V. P. Popov.

Decrease of effective electron mobility in channel of metal-

oxide-semiconductor field effect transistor with gate length decreasing. Semiconductors, 42, (2) 215-219 (2008).

V. P. Popov, M.A . Ilnitsky, IX Russian Conf. on Semiconductors, 29 Sent. - 3 Oct. 2009.

0 100 200 300 400 500 600 700 800

50

100

150

200

250

300

350

400

Mo

bili

ty, cm

2V

-1s

-1

Channel length, nm

nMOS

Base: B1e17cm-3

GateOxide=5nm Vsd

=0.001V

GateOxide=5nm Vsd

=0.01V

GateOxide=1nm Vsd

=0.001V

GateOxide=1nm Vsd

=0.01V

МОП транзистор в режиме инверсии

L = 10 ÷800 nm

Диффузионно-дрейфовое прибл.

V=0

V=0

V=1V=0 Ws

i

Drain

Lgate

Gate

Gate

Source

Wsi=20nm

Wsi= 10nm

Si

AqN

yx =

d

fd+

d

fd2

2

2

2

Multi-Gate транзисторы уменьшают SCE:

– Затворы снижают разброс Vdrain

– Уменьшают пороговое напр.( ID)– Снижают легирование N (meff)

Multi-Gate обеспечивает меньшее Eeff:

– Работа выхода затвора вдали от краязоны уменьшает Eeff (meff)

MG МОП транзистор в режиме инверсии

МОПT с двойным затвором

O.V. Naumova, M.A. Ilnitsky, L.N. Safronov, V.P. Popov. Semicond., v. 41, p.103-109, 2007

MG МОП транзистор в режиме аккумуляции

V=0

V=0

V=1V=0 Ws

i

Drain

Lgate

Gate

Gate

Source

Si

DqN

yx =

d

fd+

d

fd2

2

2

2


Беспереходный (junctionless) МОПT с двойным затвором

сопротивление с двойным затвором

L = 20 ÷160 nm

В.П. Попов, М.А. Ильницкий, в печати (2010)

MG МОП транзистор в режиме инверсии и аккумуляции

Расчёт подвижности выполнялся по формуле:

eff=I(Vg)·L/(W ·Cox·Vd·(Vg-Vt)), о = 1300 см2В-1с-1 , 0 = 740 см2В-1с-1

где I(Vg) и Vt - из затворной характеристики.

Профили легирования

Vg=0В Vg=1.0В Vg=1.5В Vg=2.0В

Vd=0.01В

Vd=0.01В

Vd=0.01В



L = 40 nm L = 160 nm


Плотность электронов

Vd=0.01В

Vd=0.01В

Vd=0.01В




Vd=0.01В

Vd=0.01В

Vd=0.01В

Энергия дна зоны проводимости





Напряженность поля

Vd=0.01В

Vd=0.01В

Vd=0.01В



Подвижность электронов

Vd=0.01В

Vd=0.01В

Vd=0.01В




Подвижность электронов

Vd=1.0 В

Vd=1.0 В

Vd=1.0 В





Расчёт подвижности выполнялся по формуле: 0 = 740 см2В-1с-1

eff=I(Vg)·L/(W ·Cox·Vd·(Vg-Vt)), bulk= 750 см2В-1с-1 0 = 1300 см2В-1с-1

где I(Vg) и Vt - из затворной характеристики. 0 = 1100 см2В-1с-1

L = 20 ÷160 nm

A (slope) = 1,081214379138263e+00 +/- 1,402039532956375e-02

A (slope) = 6,093129948980271e-01 +/- 3,502027008710990e-03000000

1

416

1

2

1

A

L

A

00 = 315 см2В-1с-1

00 = 354 см2В-1с-1

00 = 345 см2В-1с-1

43

Source Drain

L

EnergyF

lux o

f ca

rrie

r

(In quasi equilibrium)

Virtual Source

Channel

Gate(In quasi equilibrium)

Vd

Рассеяние

L

1Id Длинный канал:

ТРАНСПОРТ, ЛИМИТИРУЕМЫЙ

РАССЕЯНИЕМ В КАНАЛЕ

Когда L 0, Id + ?

Транспорт в длинном канале

• Нет : (в диффузионно-дрейфовой модели) скорость не может быть более vsat

sation vQ WI

• Скорость насыщения используется когда L >> (имеется рассеяние)

Квазибаллистический транспорт

44

Basics of Ballistic transport

Транспорт в баллистическом режиме

Характеристики не связаны с транспортом в канале, а только с инжекцией из истока

Source Drain

L

Energy

Flu

x o

f ca

rrie

r

(In quasi equilibrium)

Virtual Source

Channel

Gate(In quasi equilibrium)

Vd

injiBAL d vQ WI

ТРАНСПОРТ, ЛИМИТИРУЕМЫЙ

ИНЖЕКЦИЕЙ ИЗ ИСТОКА

не зависит от L

M. Lundstrom.; Z. Ren, ―Essential physics of carrier transport in nanoscale MOSFETs‖,

IEEE Trans. Elec. Dev., Volume 49, No 1, p 133 – 141, January 2002


45

1 10 100 1000 10000Channel Length (nm)

Dra

in C

urr

en

t (a

.u)

Drift Diffusion

including Vsat

L independent

Ballistic limitL independent

Drift Diffusion

1/L

Фактор баллистического усиления

Mean Free

Path

Эффект баллистического усиления тока

• Баллистический предел (не зависит от L) :

injion vQ WI

• Фактор баллистического усиления:

sat

inj

v

v BEF

• Необходимо увеличение Vinj

injV

Lτ

M. Lundstrom.; Z. Ren, ―Essential physics of carrier transport in nanoscale MOSFETs‖,

IEEE Trans. Elec. Dev., Volume 49, No 1, p 133 – 141, January 2002



46

0.0 0.2 0.4 0.6 0.81

2

Inje

ction

ve

locity

(10

5m

/s)

Gate Voltage Vg (V)

tsi = 3 nm

tsi = 6 nm

MC simulation

Natori

Скорость инжекции в модели Натори

Аппроксимация Натори :

• Заряд на входе в канал определяется только затвором

т.е. в идеальном транзисторе нет DIBL.

Сравнение с расчетами методом MC (L ~ 4 tsi)

K. Natori, ― Ballistic metal oxide semiconductor field effect transistor ‖

Journal of Applied Physics, vol. 76 p. 4879 - 4890 (1994).


P Palestri , L Lucci , S Dei Tos , D Esseni, L Selmi. Semicond. Sci. Technol. 25, 055011 (2010)

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

Channel length (nm)10 1001

Balli

stic R

atio I

scat/I

bal Undoped DG

tsi = 6 nm

EOT = 5 Åuniversal

L independent µ

L dependent µ

Cros IEDM 2006

(neutral defects ?)

47

sat

inj

HF

HF

v

v

r1

r1 BEF

λkT

kT

HFr

Предполагаемая зависимость rLF:

rHF = Коэффициент ОР в высоких полях

M. Lundstrom Z. Ren, IEEE TED 49 p.133 (2002)

эмпирика

L

LrLF

Концепция коэффициента обратного рассеяния r :

Теория коэффициента обратного рассеяния r была подтверждена в :

R. Clerc, P. Palestri, L. Selmi, IEEE TED 53, p 1634 – 1640 (2006)

µth

0qv

kT 2

Роль рассеяния


rs = rd = r

48

100 200 300 400 500

0

10

20

0

MC low field mobility (cm2V-1s-1)

Extr

acte

d

Dev (n

m)

DG 10 nm

DG 4 nmBulk

Strained Bulk

µth

0qv

kT 2

2

λλ 0

DevkT

kTMCr

Экстраполяция расчетов методом МС

rHF действительно функция ℓkT

λkT

kT

HFr ?? ??

пропорциональна µ

µth

0qv

kT 2

P. Palestri, R. Clerc, D. Esseni, L. Lucci, L. Selmi

« Multi Subband Monte Carlo investigation of the mean free path and of the kT layer

in degenerated quasi ballistic MOSFETs » IEDM 2006


kT

o

ort

)1(

1

00

211)(

l

qv

kT

LVVVC

L

WI

TH

thgDSoxDS

)(1

20

00

xEq

kTT

qb

J-H. Rhew and M. S. Lundstrom,

J. Appl. Phys., vol. 92, no. 9, pp. 5196-5202, Nov. 2002

r

rVVCWI TTGSoxDS

1

1

DSqV

kTL

L

A

L

l

L

l

L

lL

qbqbeff

0000

1111111

t

o

q

kT

20

~

Подвижность носителей вблизи барьера

V.P. Popov. ―Quasiballistic Transport of Charge Carriers in

Nanometer FETs in the Model of Heterogeneous Channel‖.

ECS Transactions, 25 (7) 411-417 (2009).

10 100 1000 100000

1x102

2x102

3x102

4x102

Mo

bili

ty, cm

2/ V

s

Gate length, nm

SOI

sSOI

bulk Si

bulk sSi

S.Cristoloveanu, J.Appl.Phys. 2007

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0 = 250

0 = 460 cm

2/ Vs

1/

, Vs

/ cm

2

1 / L , nm-1

0 = 415

SOI

sSOI

bulk SI

bulk sSi0 = 150

1

00

211)(

l

qv

kT

LVVVC

L

WI

TH

thgDSoxDS

1. Все наклоны 1/μ одинаковы, кроме Si и μqb = 52 cm2/(V·s). Для сSi μ0 = 460 cm2/(V·s) и L = 50 nm (Si) критическая ширина барьера l = 25 nm, что даёт μqb = 52 cm2/(V·s) и l/0 = 3.

2. Только для bulk Si μqb = 102 cm2/(V·s), тогда как для КНИ μqb = 52 cm2/(V·s).

3. Для кремния (bulk Si) отношение l/0 = 4, что связано с удлиненным легированием истока (SJE) и большим рассеянием в конце истока.

4. Для JLFET μqb = 315 cm2/(V·s).


V.P. Popov. ―Quasiballistic Transport of Charge Carriers in

Nanometer FETs in the Model of Heterogeneous Channel‖.

ECS Transactions, 25 (7) 411-417 (2009).

• Уменьшение μeff с L не даѐт возможности применятьпринцип масштабирования Деннарда для кремниевыхнанотранзисторов. Причина деградации подвижности –полевая зависимость μo(Е) и дополнительное рассеяние.

• Линейная зависимость 1/μeff от 1/L позволяет не толькоопределить μo(Е), но и оценить подвижность μqb вобласти барьера, необходимую для оптимизациитехнологии изготовления нанотранзисторов.

• Физически эквивалентная модель неоднородного каналаМОПТ определяет длину свободного пробега носителей0 из экспериментальной зависимости тока стока отдлины канала.

• Согласно экспериментальным данным кремниевыенанотранзисторы работают в квазибаллистическомрежиме (T<50%) даже при длине затвора менее 20 nm.


1. Введение. КМОП транзисторы с длиной затвора 10 нм







53

)u(F

)u(F2VV

i0

i2/1i0 inj

iinj

iT

i0 inj

m

Tk 2V

T k

EEu iF

i

Скорость инжекции для одной подзоны:

0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.61

2

3

4

5

)0y(V y

EF – E0 (eV)

Inje

ction

Ve

locity (1

05

m/s

)

0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.60

0.1

0.2

0.3

kT

//

2//

2

m 2

k

EF – E0 (eV)

Ave

rage

kin

etic e

ne

rgy (

eV

)

EF – E0 (eV)

Inje

ction

Ve

locity (1

05

m/s

)

0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6

2

3

4

5

1

Vinj 0

Vinj

Vinj 1

Одна подзона Две подзоны

• уменьшение mT

• увеличение EF - E0

• уменьшение числа подзон

Роль плотности состояний (DOS) в увеличении скорости инжекции

Уменьшение плотностисостояний для 2D газа


54V.P. Popov, I.V. Antonova, V.F. Stas et al., J. Mater. Sci. Eng. B, 73, 82 (2000)

-60 -40 -20 0 20 40 6010

-2

10-1

100

101

102

103

104

p-type SOI films

Na = 2x10

18cm

-3

dSi:

40 nm

10 nm

3 nm

ID, nA

VG, V

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9

Poisson

Poisson\Shrodinger

Sh

ee

t

co

nd

uc

ti

vi

ty

(

S)

Inner boundary potential fS, V

мэВ8,192 2

2

Sil

dm

hE

l

мэВ5,23

2 2*

Л

22

Si

Лdm

hE

Эксперимент и расчет плотности состояний (DOS) плёнки Si в однодолинном приближении

Квантовые поправки проводимость 3 нм канала на 1-2 порядка

Проводимость 3 нм пленок Si в КНИ: измерения ВАХ точечно-контактного псевдо МОП-транзистора и расчет DOS в ОДП

55V.P. Popov, I.V. Antonova, V.F. Stas et al., J. Mater. Sci. Eng. B, 73, 82 (2000)

-60 -40 -20 0 20 40 6010

-2

10-1

100

101

102

103

104

p-type SOI films

Na = 2x10

18cm

-3

dSi:

40 nm

10 nm

3 nm

ID, nA

VG, V

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9

Poisson

Poisson\Shrodinger

Sh

ee

t

co

nd

uc

ti

vi

ty

(

S)

Inner boundary potential fS, V

мэВ8,192 2

2

Sil

dm

hE

l

мэВ5,23

2 2*

Л

22

Si

Лdm

hE

Проводимость 3 нм пленок Si в КНИ: измерения ВАХ точечно-контактного псевдо МОП-транзистора и расчет DOS в ОДП

SchrÖdinger

(1D, ЕМА)

Эксперимент и расчет плотности состояний (DOS) плёнки Si в однодолинном приближении

Квантовые поправки проводимость 3 нм канала на 1-2 порядка

56

8 10 12 14 16 18 20 22 24 261.4

1.6

1.8

2.0

2.2

+7%

+ 40%

+15%

Channel length (nm)

DG

DG + strain

SG + strain

SG

Inje

ction

ve

locity

(10

5m

/s)

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

2

3

4

5

61.5

3

610

10 6 31.5

tsi (nm) =

Fully Ballistic

Quasi Ballistic r =0.4

Dra

in C

urr

en

t I D

G/2

(10

3µ

A/µ

m)

Injection Velocity (105 m/s)

Как уменьшить DOS в Si MOSFET ?

M. Ferrier, R. Clerc, L. Lucci, Q. Rafhay, G. Pananakakis, G. Ghibaudo, F. Boeuf, T. Skotnicki.

« Conventional Technological Boosters for Injection Velocity in Ultra Thin Body MOSFETs »

IEEE Transaction On Nanotechnology, vol. 6, issue 6, pp. 613-621 (2007).

• уменьшением толщины кремния? Не эффективно

• биаксильными напряжениями (+ 40 %)

• несущественное увеличение Q. Capa



57

Напряженный кремний: двойной выигрыш

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Bulk DG 12

Inje

ctio

n V

elo

city 1

07cm

/s

Analytical ModelMulti Subband

Monte Carlo Simulations

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Bulk DG 12

Back S

catt

ering r

th

effeff

kT

kT

v

kT/e )E(µ 2

L

Lr

Ph. Acoustic

Ph. Optical

Surf. Roughness

Tsi Fluctuation

D. Ponton et.al. Proc. ESSDERC 2006 p. 166


58

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 10 100 1000 10000

Bulk

Undoped ET SOI

Strained

Undoped ET SOI

I on

Curr

en

t (µ

A/µ

m)

Channel Length (nm)

DD

vsat=105 m/s

BULK

µ = 130 cm2V-1s-1

Vinj = 1.2 105 m/s

Ninv = 1.451013 cm-2

Undoped ETSOI

µ = 200 cm2V-1s-1

Vinj = 1.2 105 m/s

Ninv = 1.451013 cm-2

Strained Undoped ETSOI

µ = 370 cm2V-1s-1

Vinj = 1.3 105 m/s

Ninv = 1.451013 cm-2

Две возможные стратегии Ion :

2. увеличение Vinj

(инженерия подзон)уменьшением DOS

1. рост , что значит рост = подвижность в конце истока

как в диффузионно-дрейфовой модели !

Методы увеличения тока

До сих пор нет надежного эксперимента !


59

sat

inj

HF

HF

v

v

r1

r1 BEF

Квази-баллистический перенос заряда может увеличить ток стока наноразмерных МОПТ

(L mfp )

Увеличение скорости:увеличение длинноканальной низкополевой подвижности

увеличение скорости инжекции снижением DOSнапример,

напряженный кремний

Альтернативные материалы должны минимизировать:• Вклад квантовой ѐмкости;• Снижение подвижности в квантово-размерных каналах;• Утечки и особенно туннелирование исток-сток (SDT).

Моделирование должнокорректно учитывать туннельные токи (B2BT, SDT)

Экспериментальные данные необходимыособенно для короткоканальных МОПТ

на ультратонком кремнии (~3 нм).

Опять лучший выбор,напряженный кремний !!

Проблемы перспективных МОП транзисторов

Проблемы : Решения :

Сверхтонкий КНИ(ET SOI)

(112)

InSb(111)

InSb

[119]

Si

(111)

Si Ge or SiGe nanodots at Si/BOX

Формирование наноточек InSb и Ge в КНИ при 1100oC 2h

A3B5 и Ge

канальные

комплементарные

полевые

транзисторы с

high-k

диэлектриком на

КНИ для

терагерцовых

частот

интегральных

схем

V. Popov In "Nanoscaled Semicond.-on-Insulator Structures and Devices", S Hall et al. (eds), Springer, pp.59-72, 2007

US DARPA's Compound Semiconductor Materials on Silicon, or COSMOS program

Перспективные МОП транзисторы

Gtot = Gvol + Gint < 0 для эндотаксии слоя Ge:

Условия для эпитаксиального роста без SK моды:

erfaceintsubstratefilm

Индуцированная межфазная эндотаксия Ge:

Si

SiO2

Ge

SG = 1.10 Jm-2

SO = 1.44 Jm-2 GO* ~ 0.8 Jm-2

SG SO– GO не выполнено

2

int 4.0 mJGG GOSOSGvol

для Gtot < 0 требуется или плавление или, релаксация

упругой энергии / пересыщения Ge в процессе эндотаксии

- MBE Si:B at 700oC

- MBE Si:B at 800oC

* - MBE Ge QW at 400oC

Эндотаксия Ge при 1000oC c:

Эндотаксия термостойких слоѐв SiGe с высокой подвижностью дырок

* eff is taken for MBE grown QW Ge from T. UEHARA et al. Jpn. J. Appl. Phys., 46, 2117 (2007)

Подвижность дырок в 25 нм слое SiGe

8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0

1

10

Ge in e

pilayer,

x10 -1

5 c

m -

2

1/kT, eV -1

Ge in Epilayer

Linear Fit

G = 0.34 0.05 eV

Si

BOX

3 nm

Ge

1/kTm

Индуцированный рост (G << Gtot ) слоя Ge без зависимости G от температуры (плавление германия при Tm) в интервале 700 - 1100oC

-120 -80 -40 0 40 80 120

1,0x10-5

2,0x10-5

3,0x10-5

Tp15,1

L/W=5/25

Wafer number:

5

2 /GeI ds, A

Vg, V

Рост подвижности дырок на 20% и уменьшение подвижности электронов (-20%) в напряженном слое Ge c высоким легированием (1018 cm-3) в комплементарных(n- и p-типа) МОП транзисторах на дне КНИ структуры с толстым слоем кремния.

КНИ SiGe КМОП транзисторы с 1.3 nm пленкой Ge на Si/BOX

Ge

I. E.Tyschenko, V. P. Popov, A.G. Cherkov, M. Voelskow. ECS Trans. 3, (7) pp.303-307, 2006

Source Gate Drain

63

Увеличение доли баллистического тока

заменой материала канала

• рост , а значит рост • рост Vinj уменьшением DOS

Bulk Mobility

at room temperature

Eff. Masses

Si

ml = 0.98

mt = 0.19

µ = 1500 cm2 V-1 s-1

Ge

ml = 1.64

mt = 0.082

µ = 3900 cm2 V-1 s-1

InAs

m = 0.023

µ = 40000 cm2 V-1 s-1

Electrons

Однако, не всѐ так просто !


64

Проблема 3 : Высокая подвижность в полупроводнике

не означает таковую в транзисторе

Например : MC моделирование электронной подвижности в Ge (100)

MATERIAL DEVICE

SSDM 2007

« Mobility and Backscattering in Germanium n-type Inversion Layers »

Q. Rafhay, P. Palestri, D. Esseni, R. Clerc, L. Selmi

100 1000 10000

106

107

Measurement [Jacoboni]

Bulk simulation

Mode Space Approach

Ve

loc

ity

(c

m/s

)

Lateral Field (V/cm)

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

400

800

1200

1600

Eff

ective

Mo

bili

ty (

cm

².V

-1.s

-1)

Effective Field (MV/cm)

Si 2.6

Ge

Si


D.-H. Kim, J. A.del Alamo. ECS Transactions, 28 (5) 203-206 (2010)

III-Vs: Battle already lost in 1991 (DOS bottleneck)…

why bother again?

M. Fischetti. October 2, 2009

Реальные результаты



InxGa1-xAs

x=0.9X=0.7

X=0.5

P. D. Ye, et al. ECS Transactions, 28 (2) 51-68 (2010)



67

tGaAs=5nm, ориентация <110>

Gate voltage (V)0 1 2 3

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

L2

L2'

Rela

tive o

ccupancy

G

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

1

2

3

4

5

6

Inje

ction v

elo

city x

10

5m

/sGate Voltage (V)

L’2L2

G

Global Vinj

Квантово-размерная заселенность

подзон с малой изотропной массой

Q. Rafhay, R. Clerc, M. Bescond, M. Ferrier, G. Ghibaudo

«Impact of Channel Orientation on Ballistic Current of nDGFETs with Alternative Channel Materials »

Solid-State Electronics, Volume 52, Issue 4, pp. 540-547 (2008).



68

G

GAP

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

400

800

1200

1600

2000

2400

Eff

ec

tiv

e M

ob

ilit

y (

cm

².V

-1.s

-1)

Effective Field (MV/cm)

0.3 0.6 0.9 1.2 1.5

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Re

lati

ve

va

lle

y o

cc

up

an

cy

Effective field

Λ

Δ

Λ

Δ

Квантово-размерный эффектусиливает заселенностьподзоны с фононно-

ограниченной подвижностью


SSDM 2007

« Mobility and Backscattering in Germanium n-type Inversion Layers »

Q. Rafhay, P. Palestri, D. Esseni, R. Clerc, L. Selmi

69

Проблема 4 : Ориентации подложки и оптимальных

каналов для разных материалов разные

1 2 3 4 5 6 71,0

1,1

1,2

1,3

1,4

Cu

rre

nt

on

(1

10

) /

Cu

rre

nt

on

(1

00

)

Semiconductor film thickness (nm)

GeInSb

InAs

GaAs

Ninv

= 1013

cm-2

Ioff

= 1nA/µm

T. Low et al, IEDM 2003 : Ge best on (110)/[110]A. Pethe et al, IEDM 2005 : Carriers in III-V moves from Γ to L

(110)/[110] оптимальное направление для баллистического транспорта вGe – GaAs – InAs и InSb DGFETs

Q. Rafhay, R. Clerc, M. Bescond, M. Ferrier, G. Ghibaudo

«Impact of Channel Orientation on Ballistic Current of nDGFETs with Alternative Channel Materials »

Solid-State Electronics, Volume 52, Issue 4, pp. 540-547 (2008).


70

Квантовая ѐмкость (Q. Capa) и плотность состояний (DOS)

M. De Michielis, D. Esseni, F. Driussi,

―Analytical Models for the Insight Into the Use of

Alternative Channel Materials in Ballistic nano-MOSFETs‖

IEEE Trans. Elec. Dev., p. 155-122, 2007

• Уменьшение DOS ведёт к уменьшению Q. Capa (Dark Space effect enhancement)

• Квантовый предел (= 1 при одной вырожденной подзоне)

)V(V CC 2

CC 2Q Tg

qox

qox

i

с2

T2

π

m 2

qCq

DG :

Dark Space = 2.7 Å

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

2

4

6

8

10

Transverse Eff. Mass mt

Inje

ctio

n v

elo

city (

10

5m

/s)

EOT = 5 Å

Vdd = 0.8 V

Quantum Limitw. Q. Capa

w.o. Q. Capa

vth



71

Si уже обеспечивает оптимальный выбор !!

Ion - Ioff оптимизация по массе носителей

• Ioff постоянна и равна 0.1 µA/µm (выбор VFB)

w. Q. Capa

w.o. Q. Capa


L = 9 nm

EOT = 5 Å

Vdd = 0.8 V

22 nm node

Ion

cu

rre

nt (a

.u.)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

w.o. Q. Capa

w. Q. Capa

Si


L = 6 nm

EOT = 5 Å

Vdd = 0.8 V

16 nm node

Ion

cu

rre

nt (a

.u)

Si

Impact of source-to-drain tunnelling on the scalability of arbitrary oriented alternative channel material

nMOSFETs. Solid-State Electronics, Volume 52, Issue 10, October 2008, Pages 1474-1481


www.nanohub.org M. Lundstrom et al. IEEE Trans. on Elect. Dev., 55, 1286, 2008M.Shin, IEEE Transactions On Nanotechnology 6, 230 (2007)

Переключение тока (on-off) в двухзатворном (DG) и нанопроволочном (SNW) транзисторах

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,01E-11

1E-10

1E-9

1E-8

1E-7

1E-6

1E-5

1E-4

1E-3

nMOSFET DoubleGate

Gate 4.6eV

Gate Oxide 1nm

Base P1e16cm-3

Source&Drain P1e20cm-3

Vg:

Vg=1.0V

Vg=0.8V

Vg=0.6V

Vg=0

Channel lxt(nm):

30x10

20x10

10x10

I d,

A/m

km

Vd, V


http://www.nanohub.org/

http://scitation.aip.org/vsearch/servlet/VerityServlet?KEY=ALL&uSeDeFaUlTkEy=TrUe&possible1=Shin,+Mincheol&possible1zone=author&maxdisp=25&smode=strresults&aqs=true

http://link.aip.org/link/?&l_creator=getabs-normal&l_dir=REV&l_rel=CRFL&from_key=JAPIAU000101000002024510000001&from_keyType=CVIPS&from_loc=AIP&to_j=null&to_v=6&to_p=230&to_loc=DOI&to_url=http://dx.doi.org/10.1109/TNANO.2007.891819



73

Thermoionic Currentincluding SCE & DIBL

Source to Drain Tunneling (SDT)

Band to Band Tunneling (B2BT)

CB

VB

EFS

EFD

Проблема 6 : Токи утечки в альтернативных материалах

A serious hindrance […] is the lack of an adequate quantitative model for interbandtunneling in indirect materials like Si and Ge. Most of the available expressions contain

adjustable parameters for the electron– phonon coupling constant […] . Their quantitative

accuracy is open to question […] S. Luryi et al. SSE 51 p212 (2007)


1 0.5 0 0.5 1 1.510 1810 1710 1610 1510 1410 1310 1210 1110 10

10 910 810 710 610 510 410 3

0.010.1

110

100103104105

ideal slope

Gate Voltage (V)

L = 6 nm

EOT = 5 Å

Vdd = 0.8 V

VT 0.2 V

Dra

in c

urr

en

t (µ

A/µ

m)

mt

1. Введение. КМОП транзисторы с длиной затвора 10 нм







Как преодолеть

предел kT/q?


Leo Esaki

Nobel Prize for Physics 1973

ID ~ (VDD-VTH)

При очень низких VDD

необходимо как можно меньшее VTH

но

Подпороговый наклон ~ kT/qIoff растет

экспоненциально с уменьшением VTH.

Нужны транзисторы с эффективнымтунелированием

EC

OFF state

electron

EV

Tunneling is not allowed.

ECON state

electron

EV

Tunneling is allowed.

TEOSGate

P+

Source

LG toxSOI

N+ Drain

BOX

КНИ ТМОПТ:

Energy-band

Diagrams:

P+ SourceN+ Drain i-Si

Gate

• Прибор подобен обратно-смещенному диоду с управляемым затвором

• Положительное VG индуцируетэлектронный канал

• Изгиб зон создает тунельныйканал у истока band-to-band tunneling (B2BT)

• B2BT отличаются низким током насыщения (5 – 10 %)

Нужны транзисторы с эффективным тунелированием W. Y. Choi et al. IEEE-EDL vol. 28, pp. 743-745, 2007

Базовая B2BT

конструкция

W. M. Reddick and G. A. J. Amaratunga, ―Silicon surface tunnel transistor,‖ Appl.Phys.Lett., 67, 494 (1995)


77

B2BТ МОПT с альтернативным затвором

C.Anghel et al., Tunnel FET with increased ON current, low-k spacer and high-k dielectric. Appl. Phys. Lett. 96, 122104 (2010)


Главная проблема ТМОПТ – высокий порог Vth и высокое сопротивление при низких VD.

78

B2BТ МОПT с альтернативным истоком

Terry Ma et al. Synopsis TCAD News, June 2009


Главная проблема ТМОПТ – высокий порог Vth и высокое сопротивление при низких VD.

79

Лавинный беспереходный (junctionless) МОПT

J.-P. Colinge et al. Appl. Phys. Lett. 96, 102106, March 2010


J.-P. Colinge et al. Nature Nanaotech. 5, 225, March 2010


Главная проблема ЛБМОПТ – высокое напряжение VDS >2 В (Ge – лавина при VDS. ~ 1 В )

80

Лавинный беспереходный (junctionless) МОПT

J.-P. Colinge et al. Appl. Phys. Lett. 96, 102106, March 2010


J.-P. Colinge et al. Nature Nanaotech. 5, 225, March 2010

Доля баллистических носителей в токе?

S. Eminente, D. Esseni, P. Palestri, C. Fiegna, L. Selmi, E. Sangiorgi

― Understanding Quasi-Ballistic Transport in Nano-MOSFETs:

Part II – Technology Scaling Along the ITRS‖,

IEEE Transactions on Electron Devices, 52 p. 2736 - 2743 (2005).

Моделированием MC показано, что в Si MOSFET транспорт не является

баллистическим

Мечта о баллистическом транспоте разбивается дальнодействующим кулоновским рассеянием


Дополнительное (динамическое) рассеяние ?


M. Fischetti. SiNANO, October 2, 2009

K. A. Jenkins, Y.-M. Lin, D. Farmer, et al. Graphene RF Transistor

Performance. ECS Transactions, 28 (5) 3-13 (2010)E. Sano and T. Otsuji. Performance Prediction of

Graphene-Channel Field-Effect Transistors.

Jpn. J. Appl. Phys., vol. 48, pp. 011604/3 (2009)

Будущее «пост-кремниевой» КМОП технологии


K. A. Jenkins, Y.-M. Lin, D. Farmer, et al. Graphene RF Transistor

Performance. ECS Transactions, 28 (5) 3-13 (2010)

Frank Schwierz. Graphene Transistors.

Nature Nanotechnology Published online: 30 May 2010

FET A (660 GHz) is a GaAs metamorphic HEMT (mHEMT) with a 20-nm gate (M. Schlechtweg, private). FET B (485 GHz) is a Si MOSFET with a 29-nm gate. FET C (152 GHz) is a GaAs pseudomorphic HEMT (pHEMT) with a 100-nm gate. CNT FET (80 GHz) with L = 300 nm.Graphene MOSFET (100 GHz) with L = 240 nm.

Будущее «пост-кремниевой» КМОП технологии


Intel high-k 32 nm technology with drive currents of 1550 µA/ µm at

100 nA off-current for the NMOS transistor, and 1210 µA/µm for the

PMOS transistorIEDM 2008: high-k SiNWT with 10 nm

H. Iwai 4th Int. Symp. on Adv. Gate Stack Technol., 2007

Intel high-k 32 nm technology

Sanjay Natarajan et al. IEDM 2008S. Deleonibus et al. 31.2 IEDM 2008


"The best way to predict the future is to invent it."— Alan Kay

Нанопроволочный сенсор на основе структур кремний на изоляторе (КНИ-нанопроволочный транзистор)

Ширина проволоки должна быть сопоставима с размером тестируемой частицы

Толщина проволоки 10-15 нм достаточна для обеспечения чувствительности к единичному заряду на поверхности (расчет)

Принцип действия – модуляция проводимости нанопроволоки при адсорбции частицы на поверхность

природа частицы

размер

Момент адсорбции

Концентрация носителей заряда в сечении нанопроволоки с единичным зарядом на поверхности. ND =1016 cm-3

ΔG =eμ∫0R 2πrΔndr= eμπ R2n{exp(-eΔS/kBT)-1}

O.V.Naumova et al. Semicond. Scie. Technol. 25, 055004 (2010)

нанопроволоки(Сharles Lieber et al.)

нанослои КНИ + ЭЛ + ПХТ(ИФП СО РАН)

b4. электронная литография (ЭЛ)

и плазмо-химическое травление (ПХТ)86

Нанотехнологии: «Снизу-Вверх» и «Сверху-Вниз»

87

Nanowire width: (40 15) nm Nanowire height: (2 0 10) nm

ΔG = eμ∫0R 2πr Δn dr = eμπ R2n{exp(-eΔS/kBT) - 1}

O.V. Naumova et al. Semicond. Sci. Technol. 25 055004 (2010)

Перспективные применения

Diminishing of the nanowire width doesn’t lead to the mobility degradation

ΔG = eμ∫0R 2πr Δn dr = eμπ R2n{exp(-eΔS/kBT) - 1}

O.V.Naumova, V.P.Popov, A.L.Aseev, Y.D.Ivanov, A.I.Archakov et al. Int. Conf. EuroSOI-2009 Proc., p.69-70.

100 200 300 400 500

0,0

2,0x10-7

4,0x10-7

6,0x10-7

8,0x10-7

1,0x10-6

1,2x10-6

1,4x10-6

Vds

=0.15 V

Vbg

=50 V

I ds, A

WNW

, nm

PBS

Air

SOI DeleCut (ISP) wafers:20 nm top n-Si layer400 nm buried oxide

1012

1013

200

300

400

WNW

, nm:

- 50

- 100

- 200

- 300

Ele

ctr

on

Mo

bili

ty (

cm

2V

-1s

-1)

Ne(cm

-2)


[M]=[mol/L] N=C·NA

2x10-15 M - > N=2x10-15x6x1023 ~ 1000 ат.Cl- [мкЛ-1]

Реальный масштаб времени

Стабильность сигнала

Высокая чувствительность

ΔG = eμ∫0R 2πr Δn dr = eμπ R2n{exp(-eΔSi/kBT) - 1}

89


Бычий сывороточный альбумин (БСA)

5 mM PBS (KH2PO4), pH 7.4

15 nm Si

Сток-истоковые Ids-Vds и сток-затворные Ids-Vg характеристики до и

после иммобилизации молекул БСА

Предел чувствительности: CBSA=10-17 M - > N~10-3 ng/ml - > N ~ 6 [BSA/мкЛ]

10-17

10-16

10-15

10-14

10-13

1011

1012

40 60 80 100 120 140

10-8

10-7

CBSA

, (M)

- 0

- 10 -15

- 10 -14

- 10 -13

Ids

(A)

Vg (Volt)

Q

(c

m-2)

CBSA

(M)

90

Blue- positive charge (основания)Red - negative charge (кислоты) Yellow - neutral ones (нейтралы)

d~5 nm, MW~66 kDa~10-19g

http://www.friedli.com/research/PhD/bsa/fig58a.gif

91

AFP 0,35*10-11

AFP 0,35*10-12

AFP 0,35*10-14

KP

KP buffer solution

KP

Vg=40B

Ids-SOURCE-DRAIN

CURRENT

anti-AFPim

anti-AFPim

anti-AFPim

CONCENTRATION SENSITIVITY OF NANOWIRE BIOSENSOR FOR α-FETAPROTEIN DETECTION

(anti-AFPim - NANOWIRE DETECTOR: W=150nm, H=32nm, L=10µm )


CONCENTRATION SENSITIVITY OF NANOWIRE BIOSENSOR FOR HBsAg DETECTION

(NE3im - NANOWIRE DETECTOR: W=300nm, H=32nm, L=10µm )1,00E-03

Ids,A

Vg=40BIds-SOURCE-DRAIN CURRENTNE3 – anti HBSHBSAg-SURFACE ANTIGEN OF HEPATITIS B VIRUS

TIME,S

HBSAg 0.7*10-14M

HBSAg 0.7*10-13M

HBSAg 0.7*10-12M

HBSAg 0.7*10-11M

KP

KP

KP

KP

92


[1] APL 92 Appl.Biophys. (2008) N.Wang at al.

[2] Sensors and Actuators B: Chemical, 133 , 593 (2008) Yu Chen et al.

[3] Nanotechnology 17, 276 (2006) Kun Yang et al.

[4] APL 87, 183106 (2005);M-W Shao et al.

[5] Anal. Chem. 4259 (2006) Patolsky et al.

[6] ECS Trans. 25, 83 (2009) O.V.Naumova et al.

[7] Nature, 445:519-522 (2007) Stern at.al.

Пределы детектирования кремниевыми нанопроволоками93

1 2 3 4 5 6 710-18

10-16

10-14

10-12

10-10

10-8

10-6

10-4

10-2

Cl-

HB

SA

g -

an

tig

en o

f

he

pa

titis B

vir

us

BS

A

DN

A/p

eptide n

ucle

ic

acid

glu

tath

ione

/Au n

anopart

.

our dataclu

cosa

/oxid

asa

BS

A/A

u n

anopart

icle

s

ure

a/e

nzym

e u

rease

str

epta

vid

in/b

iotin

C (

mo

l/L

)Перспективные применения

А - антитела к альфа-фетапротеину;

В - антитела к альфа-фетапротеину

С - контрольная без белка;

D - антитела к HBsAg

E - антитела к HBsAg

F - антитела к тропонину

(маркер инфаркта миокарда)

A B

D E

C

F

Nokia – Morph mobile phone

Soft cup sweat collector

Будущее: лаборатории-в-корпусе в «реальном времени»

Во

сста

но

вле

ни

е

по

ле

/наг

ре

в/б

уфе

р

Измерение антиген/антитело

Human Proteome Project

Human Plasma Proteome has 10 orders of magnitude difference for proteins. Only 102 major types are analyzed. There are other 5x106 types.

www.ibmc.msc.ru Road Map “Russian Human Proteome Project”, 2010

http://www.ibmc.msc.ru/

E Bielejec et al Nanotechnology 21 085201 (2010)

LE Sb+ ions

would have an

end of range

straggle of

<2.5 nm, but …

25 mK is an

operation

temperature


P. T. Greenland et al. Nature 465 1057 (2010)

...in isotopically pure FZ-silicon T2 must be

greater than ~320 ps… The exploitation

of coherent effects in single impurities will

depend on the development of electrical

techniques for read-out.


http://images.iop.org/objects/phw/news/14/6/23/PW_rydbergjun.jpg

Результаты и перспективы развития кремниевых МОП транзисторов

• - Параметры 10 нм КНИ нанотранзисторов соответствуют требованиям ITRS для

многопроцессорных КМОП СБИС, содержащих до 10 млрд. транзисторов на кристалл, а

также сенсоров заряда, молекул и биочастиц.

• - Имеющийся научно-технический задел в кремниевой КМОП технологии позволяет

прогнозировать масштабированное уменьшение длины затвора от 40 нм до 6-5 нм в

течение ближайших 15-20 лет.

• - Для уменьшения размеров затвора транзисторов менее 5 нм потребуется изменение

конструкции и / или переход к туннельным МОП транзисторам. Дальнейший прогресс

бинарной (цифровой) логики будет основан не на принципах переноса заряда или спина.

• - Свойства новых материалов (графена, п/п гетероструктур, квантовых точек,

молекулярных ключей) для приборов с переносом заряда в логических элементах не

обеспечивают существенных преимуществ по отношению к кремниевым

нанотранзисторам.

Спасибо

за

внимание !

ИнститутфизикиполупроводниковСОРАН...

Documents