Onderzoekers van de Universiteit van Tokio tonen aan dat het gebruik van germaniden van metalen op het metaal-germanium-grensvlak met geschikte oppervlaktekristalvlakken, verbetert aanzienlijk de contactweerstand en apparaatprestaties germanium halfgeleiderapparaten. De bevindingen worden gerapporteerd in Applied Physics Express.

Dit onderzoek staat in het novembernummer van de online JSAP-bulletin .

Het halfgeleidende element germanium trekt grote belangstelling voor de volgende generatie elektronica vanwege de hoge elektronen- en gatenmobiliteit. Hoewel er is aangetoond dat germaniumtransistorapparaten met hoge mobiliteit, zoals metaal-isolerende veldeffecttransistoren (MISFET's), parasitaire weerstand en de onderdrukking van lekkage buiten de staat bij de bron- en afvoerpoorten remmen nog steeds de prestaties van deze apparaten. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Tokyo aangetoond dat het gebruik van germaniden van metalen op het metaal-germanium-grensvlak, en het hebben van het juiste kristalvlak aan het oppervlak kan de contactweerstand en de prestaties van het apparaat aanzienlijk verbeteren.

Een verschil in de energieniveaus van de bandstructuur in een metaal en een halfgeleider kan een barrière veroorzaken die het transport van elektronen belemmert - de "Schottky-barrièrehoogte" (SBH). Een van de belangrijkste oorzaken van de contactweerstand in germaniumapparaten is "Fermi level pinning", waar bandbuiging op het grensvlak de SBH verhoogt.

Een hypothese voor de oorsprong van Fermi-niveau-pinning is dat een dipool wordt geïnduceerd waar de staart van de elektronengolffunctie het metaaloppervlak raakt. Dit effect moet worden verminderd wanneer de elektronendichtheid aan dit oppervlak wordt verlaagd. De vrije elektronendichtheid van metaalgermaniden is typisch 1-2 ordes van grootte minder dan die van metalen, en toen Tomonori Nishimura, Takeaki Yajima, en Akira Toriumi hebben de huidige spanningskarakteristieken gemeten op metaal-germanides-interfaces, ze vonden de effecten van het vastzetten van het Fermi-niveau sterk verminderd.

De onderzoekers merkten ook op dat de SBH alleen werd verminderd wanneer het (111) kristallijne vlak werd gebruikt. Toen het contact werd gemaakt langs het (110) vlak, bleef de barrière voor elektronentransport bij germanium-germanide-interfaces hoog. In hun verslag van de bevindingen concluderen zij:"Deze bevindingen geven aan dat de SBH op het directe metaal-Ge-interface praktisch controleerbaar is, en de contactweerstand in Ge n-MISFET's kan aanzienlijk worden verminderd."