2023-03-08 アメリカ合衆国・ミシガン大学
・ ミシガン大学が、スカンジウムを添加した窒化アルミニウム(ScAlN)の強誘電性半導体による高電子移動度トランジスタ(FeHEMTs)の実証に成功。
・ 同大学では先般、次世代半導体の窒化ガリウム(GaN)との集積が可能な ScAIN を開発している。シリコンの最大 100 倍の速度、高効率性や低コストを提供する GaN は、シリコンの代替が期待できる電子デバイス用の半導体材料。
・ 高周波数・高エネルギーで作動する再構成可能トランジスタ、フィルターやレゾネータ等の多機能デバイスを同一のプラットフォームに集積する可能性を拓き、多様なアプリケーションのゲームチェンジャーとなり得る。
・ トランジスタは、電流の流れを切り替えるスイッチのような役割を担う。FeHEMTs は、信号増幅、高速スイッチングや低ノイズを提供し、基地局や Wi-Fi ルーターに高速で信号を送信する増幅器としての利用に最適。
・ 強誘電性半導体は電子分極の維持や分極方向の切り替えが可能で、トランジスタ挙動にフレキシビリティーを付与する。FeHEMT を再構成可能にすることもできるため、1 個の増幅器をダイナミックに制御できる複数個の増幅器として機能させることも可能となり、回路面積やコスト、エネルギー消費量が節約できる。
・ FeHEMTs は、次世代エレクトロニクスやコンピューティングシステムの再構成可能な RF・マイクロ波通信やメモリデバイスでのアプリケーションが期待できる。
・ 同新技術について特許出願済み。本研究は、米国海軍研究所(ONR)とミシガン大学工学部の Blue Sky Initiative が資金を提供した。
URL: https://news.umich.edu/new-kind-of-transistor-could-shrink-communications-devices-on-smartphones/
＜NEDO海外技術情報より＞
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Applied Physics Letters 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
Fully epitaxial, monolithic ScAlN/AlGaN/GaN ferroelectric HEMT
URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0143645
In this Letter, we demonstrated fully epitaxial ScAlN/AlGaN/GaN based ferroelectric high electron mobility transistors (HEMTs). Clean and atomically sharp heterostructure interfaces were obtained by utilizing molecular beam epitaxy. The fabricated ferroelectric gate HEMTs showed counterclockwise hysteretic transfer curves with a wide threshold voltage tuning range of 3.8 V, a large ON/OFF ratio of 3 × 107, and reconfigurable output characteristics depending on the poling conditions. The high quality ferroelectric gate stack and effective ferroelectric polarization coupling lead to improved subthreshold performance, with subthreshold swing values approaching 110 and 30 mV/dec under forward and backward gate sweeps, respectively. The results provide fundamental insight into the ferroelectric polarization coupling and threshold tuning processes in ferroelectric nitride heterostructures and are promising for nitride-based nonvolatile, multi-functional, reconfigurable power, and radio frequency devices as well as memory devices and negative capacitance transistors for next-generation electronics.
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2023-02-06
スマートフォンでの AI・ポストムーアの法則によるコンピューティングに給電するナノスケールの強誘電
性半導体
(Nanoscale ferroelectric semiconductor could power AI and post-Moore’s Law computing on a phone)
URL: https://news.umich.edu/nanoscale-ferroelectric-semiconductor-could-power-ai-and-post-moores-law-computing-on-a-phone/
