4、硅烯和锗烯纳米带在互连应用中的研究

硅烯和锗烯纳米带在互连应用中的研究

1. 引言

在过去几十年里，集成电路（IC）在日常电子产品中得到了广泛应用，这凸显了它们的重要性和实用性。多样化的应用需求促使人们追求在同一IC上实现多种功能，从而推动了IC上器件的不断小型化。传统上，IC上的场效应晶体管（FET）通常采用块状或3D半导体沟道材料，主要包括硅、锗和其他III - V族半导体。在过去的五十年里，研究人员和技术专家借助这些块状材料，成功地将器件尺寸缩小到亚纳米级，这与戈登·摩尔的著名预测（即摩尔定律）相符，该定律指出芯片上晶体管的密度每两年将翻一番。

基于这一预测，研究人员、技术专家和行业制定了国际半导体技术路线图（ITRS）。然而，随着有源沟道长度进入纳米级，这些策略和预测开始出现问题，主要原因如下：
- 在纳米尺寸下，载流子在沟道中的传输不再主要遵循统计力学定律（通常称为玻尔兹曼输运方程）。
- 在这些尺寸下，控制端（通常称为栅极）的静电控制变得不恰当。
- 器件中的短沟道效应变得显著，表现为电流泄漏和静态功率增加导致的散热问题。
- 器件之间的接触和互连变得更加重要，因为在界面处消耗的功率相对沟道本身更为显著。

因此，研究人员正在从电路、器件和材料等各个层面寻找可能的解决方案。为了解决短沟道效应，人们积极研究多栅晶体管、FinFET、TFET、全环绕栅FET和超薄体晶体管等器件。此外，功率门控和使用多阈值晶体管等电路级技术也被广泛应用，这些方法通常被称为自上而下的方法来缓解缩放问题。

自理查德·费曼提出“底部有足够的空间”这一观点以来，自下而上的观点一直被视为理解各种基本特性的独特方法。近年来，随着计算和合成技术的进步，自下而上的方法成为了新一代纳米