Быстродействие сверхбольших интегральных схем (СБИС) ограничивается
не только временем переключения транзисторов, но и скоростью
прохождения сигнала по металлическим межсоединениям (пленочным
проводам). В этом смысле всякая СБИС похожа на РАО ЕС в миниатюре,
только председателями правления там работают Ом и Максвелл. К
сожалению, всякий провод обладает сопротивлением, да еще и емкостью.
А так как любую емкость невозможно зарядить мгновенно, то
распространение импульсного сигнала по межсоединениям происходит с
неизбежной задержкой. Чаще всего она-то все и портит. Кардинальное
решение проблемы видится в замене проводной связи между элементами
на фотонную (у фотонов и скорость - дальше некуда, и сквозь друг друга
они проходят почти без помех). Но для ее реализации необходимо на том
же кристалле разместить и источник, и приемник излучения и, если
последний легко реализуется в кремнии, то с кремниевыми источниками
пока дела обстоят не так хорошо. Хотя, если вы следите за сообщениями
ПерсТ'а, светящийся кремний уже перестал быть экзотикой.
Однако, не сдает свои позиции и
признанный оптоэлектронный материал - А3В5,
который хорошо вписывается в новую технологию,
определяемую аббревиатурой "Э-на-Э" ("Эпитаксия
на Электронике", английский вариант -
"E-o-E", Epitaxy-on-Electronics). Суть ее в том, что на почти готовой
интегральной схеме в нужных местах посредством
низкотемпературной эпитаксии создаются
источники и приемники излучения. Автором
названия и активным разработчиком идеи является
профессор Массачусетского технологического
института Клифтон Фонстэд (мл.). Он не только
придумал, но и реализовал идею в совместной
работе с сингапурскими исследователями [1]. Им
удалось вырастить высококачественные
гетероструктуры GaAs-AlGaAs на дне глубокого
колодца, вытравленного в модельном многослойном
диэлектрическом покрытии (6 пар Si3N4
- 100нм + SiO2 -300нм) на подложке GaAs(100).
Ключевым элементом всей процедуры является
зачистка дна колодца перед эпитаксией с помощью
атомарного водорода (температура подложки 450° С,
время обработки 20мин., давление в камере 10-6Торр.,
температура крекера 2000° С). Методом
атомно-силовой микроскопии установлено, что
после такой обработки поверхность на дне колодца
является атомно-гладкой: среднеквадратичная
шероховатость составляет всего 0.252нм (для
справки, длина межатомной связи Ga-As равна
0.244нм). Три квантовые ямы из GaAs толщиной 3, 5 и
10нм с обкладками из Al0.3Ga0.7As
выращивались методом молекулярно-лучевой
эпитаксии при 500° С. В спектре люминесценции (при
4К) наблюдали три пика с энергиями 1.535, 1.580 и 1.632эВ и
шириной 2.5 и 14мэВ, соответственно. При
использовании стандартной процедуры
предэпитаксиальной обработки (удаление оксида
прогревом при 580° С) результаты были гораздо хуже:
шероховатость в 5 раз больше, а пики
люминесценции сдвинуты в длинноволновую область
и сильно уширены. Похоже, что "Эпитаксия на
Электронике" начинает превращаться в нечто
осязаемое.
Thin Solid Films, 2002, 402, issues 1-2, pp.43-48
ПЕРСТ
