Para ilmuwan dari University of Warwick dan National Research Council of Kanada telah mencapai mobilitas lubang tertinggi yang pernah diukur pada material yang kompatibel dengan silikon. Menggunakan lapisan germaniam yang ditekan secara kompresif pada silikon, mereka mencapai 7,15 juta cm² per volt-detik. Terobosan ini menjanjikan elektronik lebih cepat, lebih dingin, dan kemajuan dalam perangkat kuantum.
Silikon mendasari sebagian besar perangkat semikonduktor modern, tetapi saat komponen menyusut, mereka menghasilkan lebih banyak panas dan mencapai batas kinerja. Germanium, yang digunakan dalam transistor awal 1950-an, sedang menarik perhatian karena sifat listrik yang lebih baik sambil cocok dengan proses manufaktur silikon.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan di Materials Today, tim yang dipimpin oleh Dr. Maksym Myronov di University of Warwick mengembangkan lapisan epitaksial germanim tipis nanometer pada silikon di bawah tekanan kompresif. Struktur ini memungkinkan muatan listrik bergerak dengan hambatan minimal, melampaui material kompatibel silikon sebelumnya.
Para peneliti menumbuhkan lapisan germanim tipis pada wafer silikon dan menerapkan tekanan kompresif presisi untuk menciptakan struktur kristal murni. Pengujian menunjukkan mobilitas lubang sebesar 7,15 juta cm² per volt-detik, dibandingkan sekitar 450 cm² pada silikon industri standar. Ini berarti muatan bergerak jauh lebih mudah, memungkinkan operasi perangkat lebih cepat dan penggunaan daya lebih rendah.
Dr. Maksym Myronov, Associate Professor dan pemimpin Semiconductors Research Group di University of Warwick, mengatakan, "Semikonduktor mobilitas tinggi tradisional seperti gallium arsenide (GaAs) sangat mahal dan tidak mungkin diintegrasikan dengan manufaktur silikon utama. Material kuantum germanium-on-silicon yang ditekan secara kompresif baru kami (cs-GoS) menggabungkan mobilitas terdepan dunia dengan skalabilitas industri -- langkah kunci menuju sirkuit terintegrasi kuantum dan klasik berskala besar yang praktis."
Dr. Sergei Studenikin, Principal Research Officer di National Research Council of Kanada, menambahkan, "Ini menetapkan tolok ukur baru untuk transportasi muatan dalam semikonduktor grup-IV -- material di jantung industri elektronik global. Ini membuka pintu untuk elektronik lebih cepat, lebih hemat energi, dan perangkat kuantum yang sepenuhnya kompatibel dengan teknologi silikon yang ada."
Aplikasi potensial mencakup sistem informasi kuantum, qubit spin, pengontrol kriogenik untuk prosesor kuantum, akselerator AI, dan server hemat energi yang mengurangi kebutuhan pendinginan pusat data. Pekerjaan ini menyoroti peran Inggris dalam penelitian semikonduktor.