Obtention expérimentale de la hauteur de barrière Schottky (SBH) aux interfaces élément métal/n-Ge et germanide/n-Ge. En concevant la structure métallique et d'interface de Ge, le SBH à l'interface directe métal/n-Ge est contrôlable pour être inférieur à la moitié de la bande interdite de Ge. Crédit :Société japonaise de physique appliquée (JSAP)
Des chercheurs de l'Université de Tokyo démontrent qu'en utilisant des germanides de métaux à l'interface métal-germanium avec des plans cristallins de surface appropriés, améliore considérablement la résistance de contact et les performances des dispositifs semi-conducteurs au germanium. Les résultats sont rapportés dans Applied Physics Express.
Cette recherche est présentée dans le numéro de novembre 2016 de la revue en ligne Bulletin JSAP .
L'élément semi-conducteur germanium suscite un grand intérêt pour l'électronique de nouvelle génération en raison de sa mobilité élevée des électrons et des trous. Cependant, bien que des dispositifs à transistors au germanium à haute mobilité tels que les transistors à effet de champ à isolant métallique (MISFET) aient été démontrés, la résistance parasite et la suppression des fuites à l'état bloqué au niveau des grilles de source et de drain inhibent toujours les performances de ces dispositifs. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Tokyo ont démontré qu'en utilisant des germanides de métaux à l'interface métal-germanium, et avoir le bon plan cristallin à la surface peut grandement améliorer la résistance de contact et les performances de l'appareil.
Une différence dans les niveaux d'énergie de la structure de bande dans un métal et un semi-conducteur peut provoquer une barrière obstruant le transport des électrons - la « hauteur de barrière Schottky » (SBH). L'un des principaux contributeurs à la résistance de contact dans les appareils au germanium est "l'épinglage au niveau de Fermi", où la flexion de la bande à l'interface augmente le SBH.
Une hypothèse pour l'origine de l'épinglage du niveau de Fermi est qu'un dipôle est induit là où la queue de la fonction d'onde électronique rencontre la surface du métal. Cet effet devrait être réduit lorsque la densité électronique à cette surface est diminuée. La densité d'électrons libres des germanides métalliques est généralement inférieure de 1 à 2 ordres de grandeur à celle des métaux, et quand Tomonori Nishimura, Takeaki Yajima, et Akira Toriumi a mesuré les caractéristiques de tension de courant aux interfaces métal-germanides, ils ont trouvé que les effets d'épinglage du niveau de Fermi étaient considérablement atténués.
Les chercheurs ont également noté que le SBH n'était diminué que lorsque le plan cristallin (111) était utilisé. Lorsque le contact a été établi le long du plan (110), la barrière au transport des électrons aux interfaces germanium-germanure est restée élevée. Dans leur rapport des conclusions qu'ils concluent, "ces résultats indiquent que le SBH à l'interface directe métal-Ge est pratiquement contrôlable, et la résistance de contact dans les Ge n-MISFET peut être considérablement réduite."
