مدت‌هاست که پژوهشگران به دنبال جایگزینی برای سیلیکون در ساخت ترانزیستورها هستند. یکی از گزینه‌ها، استفاده از نیمه‌هادی‌های گروه ۳ و ۵ است. محققان دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از یک لایهی InAs روی سیلیکون، موفق شدند بستر مناسبی را برای استفاده از نیمه‌هادی‌های گروه ۳ و ۵ روی سیلکون ایجاد کنند.
بهبود عملکرد ترانزیستورها
مدت‌هاست که پژوهشگران به دنبال جایگزینی برای سیلیکون در ساخت ترانزیستورها هستند. یکی از گزینه‌ها، استفاده از نیمه‌هادی‌های گروه ۳ و ۵ است. محققان دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از یک لایهی InAs روی سیلیکون، موفق شدند بستر مناسبی را برای استفاده از نیمه‌هادی‌های گروه ۳ و ۵ روی سیلکون ایجاد کنند.
مدارات میکروالکترونیک رایج، هر روز کوچک‌تر شده و تا پایان این دهه به نقطه‌ای می‌رسند که به‌دلیل خواص بنیادی سیلیکون، از آن کوچک‌تر امکان‌پذیر نخواهد بود. بنابراین دانشمندان به دنبال جایگزین مناسبی برای سیلیکون هستند. یکی از گزینه‌ها، نیمه‌هادی‌های گروه ۳ و ۵ جدول تناوبی است که آنها را مستقیماً روی ویفر سیلیکون رشد می‌دهند. چالش پیش رو آن است که شبکه‌های بلوری در سیلیکون و این نیمه‌های به‌خوبی روی هم تراز نمی‌شوند. بنابراین به‌سادگی نمی‌توان لایه‌های تک‌بلوری را که برای قطعات الکترونیک لازم است، با کیفیت بالا روی سیلیکون ایجاد کرد.
برای حل این مشکل، علی جاوی و همکارانش راهبرد جدیدی(استفاده از آرسنید ایندیوم) را ارائه کرده‌اند. آرسنید ایندیوم یک ترکیب نیمه‌هادی است که هدایت بالایی داشته و الکترون‌ها در آن به‌سرعت حرکت می‌کنند.
با استفاده از روش انتقال لایهی اپیتاکسیال، جاوی و همکارانش لایه‌هایی از آرسنید ایندیوم را به ضخامت چند اتم روی بستر سیلیکون/ سیلیکا قرار دادند. این ساختار بسیار شبیه ساختار سیلیکون رو عایق(SOI) است، با این تفاوت که به جای سیلیکون در لایهی بالایی، آرسنید ایندیوم قرار دارد. بنابراین به این ساختار جدید XOI گفته می‌شود که به معنای قرار گرفتن ماده‌ی X روی عایق است.
آرسنید ایندیوم گزینه‌ی مناسبی برای این کار مطالعاتی است؛ اما این ماده از باند گپ کوچکی برخوردار است و از این رو برای کار الکترونیک ایده‌آل نیست. پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا با کاهش ضخامت این لایه به چند نانومتر، توانستند با جلوگیری کردن از هدر رفتن الکترون‌ها به میزان قابل توجهی، عملکرد این ساختار را تا حد زیادی بهبود ببخشند. ترانزیستوری که با استفاده از این راهبرد ساخته شود تنها در ولتاژ ۰٫۵ ولت کار کرده، می‌تواند ۱۰ هزار بار خاموش و روشن شود.
ترانزیستورهای InAs XOI با یک کانال ۵۰۰ نانومتری قادرند تقریباً ۱٫۶ mS/µmرا در ۰٫۵ ولت عبور دهند؛ در حالی که silicon MOSFETs با کانالی مشابه، می‌توانند تنها ۰٫۲ mS/µm را در ولتاژ ۳٫۳ ولت عبور دهند.
با این راهبرد جدید می‌توان از نیمه‌هادی‌های گروه ۳ و ۵، ترانزیستورهایی با عملکرد بالا ساخت و از سیلیکون به‌عنوان زیرلایه بهره جست. لایهی نیمه‌هادی به‌عنوان لایهی فعال عمل می‌کند و ساختار XOL نیز به‌دلیل حضور InAs که به‌عنوان لایهی عایق عمل می‌کند، یک سطح تماس پاکیزه محسوب می‌شود.
