Investigadores de la Universidad de Tokio demuestran que el uso de germanuros de metales en la interfaz metal-germanio con planos cristalinos de superficie adecuados, mejora en gran medida la resistencia de contacto y el rendimiento del dispositivo de dispositivos semiconductores de germanio. Los hallazgos se informan en Applied Physics Express.

Esta investigación aparece en la edición de noviembre de 2016 de la Boletín JSAP .

El elemento semiconductor germanio está atrayendo un gran interés para la electrónica de próxima generación debido a sus elevadas movilidades de electrones y huecos. Sin embargo, aunque se han demostrado dispositivos de transistores de germanio de alta movilidad, como los transistores de efecto de campo de aislante metálico (MISFET), La resistencia parasitaria y la supresión de fugas fuera de estado en la fuente y las compuertas de drenaje aún inhiben el rendimiento de estos dispositivos. Ahora, investigadores de la Universidad de Tokio han demostrado que el uso de germanuros de metales en la interfaz metal-germanio, y tener el plano de cristal correcto en la superficie puede mejorar en gran medida la resistencia al contacto y el rendimiento del dispositivo.

Una diferencia en los niveles de energía de la estructura de la banda en un metal y un semiconductor puede causar una barrera que obstruya el transporte de electrones:la "altura de la barrera de Schottky" (SBH). Uno de los principales contribuyentes a la resistencia de contacto en los dispositivos de germanio es la "fijación de nivel de Fermi", donde la flexión de la banda en la interfaz aumenta el SBH.

Una hipótesis sobre el origen de la fijación de nivel de Fermi es que se induce un dipolo donde la cola de la función de onda del electrón se encuentra con la superficie del metal. Este efecto debe reducirse cuando se reduce la densidad de electrones en esta superficie. La densidad de electrones libres de los germanuros metálicos suele ser de 1 a 2 órdenes de magnitud menor que la de los metales, y cuando Tomonori Nishimura, Takeaki Yajima, y Akira Toriumi midieron las características del voltaje actual en las interfaces metal-germanidas, encontraron que los efectos de fijación del nivel de Fermi se aliviaron en gran medida.

Los investigadores también notaron que el SBH solo disminuyó cuando se usó el plano cristalino (111). Cuando se hizo el contacto a lo largo del plano (110), la barrera para el transporte de electrones en las interfaces de germanio-germanuro permaneció alta. En su informe de los hallazgos, concluyen:"Estos hallazgos indican que el SBH en la interfaz directa metal-Ge es prácticamente controlable, y la resistencia de contacto en Ge n-MISFET se puede reducir considerablemente ".