学术界有个特别不好的现象:田忌赛马。

他们会拿某个材料最强的一面,比如石墨烯的迁移率,来和硅比,然后说你看硅真菜,未来是石墨烯的。

他们会拿某个材料最强的一面,比如石墨烯的迁移率,来和硅比,然后说你看硅真菜,未来是石墨烯的。

学术界有个特别不好的现象:田忌赛马。

但硅其实是名副其实的多边形战士。比如:

1、硅可以长成均匀的大片单晶,缺陷非常少。大片晶圆,意味着一片上面可以切出很多个芯片,成本可以被摊到很低。假设有的芯片比硅芯片好,但是一个10万美元,那手机上也不会用的。单晶,意味着做出的各个晶体管,性能都差不多。不过有的能打开,有的关不上这种情况。这对现在动辄百亿级晶体管的芯片尤为重要。光这一个性能,就能把各种化合物半导体和二维材料吊起来打了。

2、机械性能还不错,这意味硅片可以被挪来挪去,不会随便碎在各种真空腔里面。

3、氧化硅恰好是非常棒的绝缘层,这是硅最强的特性,没有之一。硅拿到空气里,就可以形成自然氧化层,对晶圆形成保护。在做器件的时候,氧化硅又是非常完美的介电层。带隙大,band alignment好,界面态少,所以漏电低,可靠性高。很多半导体没法量产,本质上是找不到匹配的介电层,导致性能和可靠性都很差。

4、合适的能带结构,带隙不大不小,能打的开、关的上。石墨烯经过乱七八糟的bandgap engineering之后,才能打开约0.3eV的带隙。

5、方便掺杂,可以做N型+P型,就是既能让它电子导电,又能让它空穴导电。且电子和空穴的迁移率都还不错。因此就能做出NFET和PFET,实现CMOS的功能。其他很多半导体的特性优异,其实是因为只能做N型,P型做不出来。

6、Si可以重掺,然后和金属形成较好的欧姆接触,降低接触电阻。并且可以和Ti, Co, W等形成金属硅化物Silicide,进一步降低寄生电阻。

最后,总结一下,硅是上天的馈赠。

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上一篇 2024年6月1日 15:00
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