Experimentelle und theoretische Untersuchung der Wirkungsweise von Silizium-Nanodraht-MOSFETs

• Antragsteller: Dr.-Ing. Matthias Baus; Professor Dr. Heinrich Kurz (†); Privatdozent Dr.-Ing. Frank Schwierz
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 69158205

Die über Jahrzehnte erfolgreich praktizierte Skalierung des konventionellen Si-MOSFET wird in absehbarer Zeit an ihre Grenzen stoßen. Besonders aussichtsreich für die weitere Entwicklung der Si- Elektronik sind Nanodraht-MOSFETs, denn sie versprechen durch die Kombination von mehrseitiger Gateankopplung und eindimensionalem Stromfluss das höchste Maß an elektrostatischer Gatekontrolle und Skalierbarkeit. Allerdings steht die Entwicklung von Nanodraht-MOSFETs derzeit noch am Anfang. Bisher arbeiten nur wenige Gruppen an der Entwicklung dieser Transistoren, der Ladungstransport in Nanodrähten ist nur teilweise verstanden, und zahlreiche Fragen zum Skalierungsverhalten und zum Design von Nanodraht-MOSFETs sind noch offen. Ziel dieses Projektes ist die detaillierte Untersuchung der Wirkungsweise von Si-Nanodraht- MOSFETs. Dazu werden drei Forschungsgruppen, die bereits auf umfangreiche experimentelle und theoretische Vorarbeiten zu nichtklassischen MOSFETs verweisen können, eng kooperieren. Im Projekt werden Nanodraht-Transistoren mit sehr kleinen Drahtdurchmessern (bis unter 5 nm), Gatelängen von unter 20 nm und dünnen Gateoxiden hergestellt. Diese Bauelemente werden in einem weiten Temperaturbereich elektrisch und optisch charakterisiert, um ihr Skalierungsverhalten, Ladungstransport, elektronische und phononische Quantisierungseffekte und Modifikation der Bandstruktur zu untersuchen. Die experimentellen Arbeiten werden durch komplementäre theoretische Untersuchungen begleitet. Insgesamt sollen die Ergebnisse zu einem verbesserten Verständnis von Funktion und Skalierungsgrenzen von Nanodraht-MOSFETs und zu einer besseren Beschreibung des Ladungstransports in diesen Strukturen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Birger Berghoff