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Ultra-high strained semiconductors: materials for new applications

LEAD

In der modernen Halbleitertechnologie ist mechanische Verspannung eine bewährte Methode, um die elektrischen und optischen Eigenschaften von zum Beispiel Silizium zu modifizieren und wird daher häufig zur Optimierung von Halbleiter-basierten Komponenten wie Computerprozessoren und Laserlichtquellen eingesetzt. Üblicherweise wird Verspannung mittels Kristallwachstum erzeugt, für gewünschte Verspannungen von einigen Prozent ist dies aber nur für atomar-dünne Schichten möglich.

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Die hier angewendete mikro-mechanische Verspannungstechnologie ist dieser Einschränkung nicht unterworfen. Sie besteht aus freitragenden Mikro-Brücken-Strukturen, die auf üblichen Si-Substraten mittels herkömmlicher Halbleiterprozessierung hergestellt werden. Die Methode ist einfach und universell einsetzbar und daher nicht nur für Anwendungen im Bereich der Elektronik und Optik, sondern ebenso für Untersuchungen von Materialeigenschaften weit über das bisher bekannte Verspannungsniveau hinaus interessant.

CONTEXT SCIENCE and SOCIETY

Dank Innovationen in der Si-Technologie konnte die Leistungsfähigkeit von Computer-Systemen stetig gesteigert werden. Beispiel dafür ist die in den vergangenen 50 Jahren erreichte millionenfache Kostenreduktion pro Transistor die als „Moore’s Law“ bekannt ist. Um diese Entwicklung weiter zu führen, sind neue Lösungsansätze nötig. Verspannte Halbleiterschichten bieten hierbei eine Lösung. Auf das kompatible Germanium angewandt, führt unsere Methode zu einer Effizienzsteigerung der Lichtemission dank Veränderung der Bandstruktur. Diese Modifikation könnte zu einem Si-kompatiblen Laser führen – eines der Hauptziele unserer Arbeit – und damit Türen öffnen für neuartige Si-basierte elektro-optische Anwendungen, was die Erfolgsgeschichte vom „Moore’s Law“ verlängern dürfte.