ВУЗ:
Составители:
12
Чем меньше время выполнения операции, тем больше энергия соответст-
вующего изменения. Таким образом, если ограничиться временем переключе-
ния интегральной структуры 10
-11
с = 10 пс, то предельная энергия переклю-
чения составит примерно 10
-23
Дж, что значительно меньше достигнутых на
сегодняшний день значений 10
-15
- 10
-16
Дж [5].
Суть эффекта туннелирования заключается в следующем. Если два про-
водника разделены очень тонким, порядка 1 - 10 нм, слоем диэлектрика, то
затухание волновой функции электронов на одной стороне диэлектрика недос-
таточно, чтобы получить ее нулевую амплитуду на другой стороне. Это соот-
ветствует конечной вероятности прохождения электронов через диэлектрик.
То есть ток может протекать через запрещенную (с классической точки зре-
ния) зону.
В случае МОП-транзистора туннельный ток должен быть намного мень-
ше любого из токов, соответствующих нормальному функционированию при-
бора. Поэто му данный квантовый эффект накладывает фундаментальное ог-
раничение на толщину подзатворного диэлектрика и ширину области обед-
ненного слоя - 1 - 10 нм. Причем этот предел в настоящее время практически
достигнут [5].
Пробивная напряженность поля, концентрация примесей, плотность дис-
локаций также накладывают определенные ограничения на работу приборов.
Пробой диэлектрика ограничивает электрическое поле в полупроводнике и,
следовательно, влияет на минимальные размеры и быстродействие. Рассмот-
рим минимальное время пролета носителей ∆t
min
на отрезке ∆x:
∆t
min
= ∆x/v
max
= U
min
/(E
max
v
max
), (18)
где v
max
, E
max
- максимальные значения средней скорости носителей и напря-
женности электрического поля соответственно; U
min
- минимальное значение
разности потенциалов на отрезке ∆x.
Для кремния U
min
= kT/е = 0,025 B; E
max
= 3 ⋅ 10
5
В/см; v
max
= 8 ⋅ 10
6
см/с,
где k - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; е - заряд электро-
на. Следовательно, ∆t
min
составляет примерно 10
-14
с [5].
На данном этапе реально достигну тое среднее время задержки составляет
порядка 0,1 нс = 10
-10
с, то есть существует определенный “запас”, требующий
дальнейшего совершенствования технологии с целью сокращения размеров.
Одними из основных факторов, ограничивающих пределы микроминиа-
тюризации, являются ограничения процессов литографии, которые использу-
ют для переноса требуемого изображения на полупроводниковую пластину
пучки фотонов, электронов или ионов. При этом неопределенность импульса
∆p любой из этих частиц связана с неопределенностью ее координаты ∆l соот-
ношением Гейзенберга
∆l ∆p ≥ h. (19)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- …
- следующая ›
- последняя »
