Al decennialang worden transistoren steeds kleiner. Uit onderzoek van Jan-Laurens van der Steen van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente blijkt nu dat elektronen in silicium van minder dan tien nanometer dik heel andere eigenschappen krijgen. Om de eigenschappen op deze schaal inzichtelijk te maken werkte hij aan een nauwkeurig model dat van groot belang is voor de micro-elektronica-industrie. Van der Steen promoveerde op 1 april aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica op zijn onderzoek. Wat de promotie extra bijzonder maakt, is dat Van der Steen niet alleen aan de Universiteit Twente promoveert, maar ook aan de Universiteit van Udine in Italië.

 

De wet van Moore stelt dat het aantal transistoren op een chip elke achttien maanden verdubbelt. Om dit mogelijk te maken, moeten de transistoren steeds kleiner worden. Van der Steen onderzocht aan de Universiteit Twente wat er gebeurt als je siliciumkristallen in een transistor dunner maakt dan tien nanometer, een schaalniveau dat de industrie binnenkort zal bereiken.

 

Uit het onderzoek komt naar voren dat de eigenschappen van het materiaal dan drastisch veranderen, een verschijnsel dat men vaker tegen komt in de nanotechnologie. Bij silicium van deze dikte blijkt het opeens meer moeite te kosten om de vrije elektronen te verplaatsen, het lijkt wel of de elektronen zwaarder worden. Verder bleek dat de weglengte van de elektronen – de afstand die ze afleggen voordat ze ergens tegenaan botsen – in kortere stukjes silicium korter is dan altijd werd aangenomen.

 

Om gebruik kunnen maken van deze eigenschappen is het van groot belang om te kunnen voorspellen hoe nanometrische transistoren stroom geleiden. Van der Steen heeft daartoe een model ontwikkeld dat nauwkeurig de eigenschappen op zowel de grote als de kleine schaal verklaart. Dit is een zogenaamd Enkelvoudig Verstrooiingsmodel en het is van belang voor de ontwikkeling van de 11-nanometer CMOS-generatie en de daarop volgende generaties.

 

Meer info:
www.utwente.nl/mesaplus/news/vandersteen.doc/