"رمز الأداء" لعمليات التصنيع المتقدمة: العناصر الأرضية النادرة تجعل الترانزستورات "أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وسرعة"

عندما تصل عملية التصنيع إلى نطاق أقل من 7 نانومترات، يكون سمك طبقة البوابة المعطلة للترانزستورات أقل من 5 نانومترات - أي ما يعادل 30 ذرة مرتبة جنبا إلى جنب.في هذه المرحلةثاني أكسيد السيليكون التقليدي (SiO)₂ويمكن أن يضيف العناصر النادرة للأراضي أن أجهزة أشباه الموصلات لتجاوز هذا الحد الفيزيائي.

العملية الكهربائية عالية الكهرباء هي جوهر الحل. في الوقت الحالي، المادة الرئيسية عالية الكهرباء هي أكسيد الهافنيوم (HfO)₂), ولكن الثابتة الكهربائية (قيمة k) من HfO نقية₂حوالي 25، والتي لا تزال غير كافية لدعم عملية 3 نانومتر. لذلك، تم "دعوة" عنصرين من الأرض النادرة، اللثانوم (لا) واليتريوم (واي) إلى الطبقة الكهربائية:طبقة من أكسيد اللانثانوم بسماكة بضعة أنجستروم (La₂أوه₃) يتم إيداعه على سطح HfO₂بعد التسخين في درجة حرارة عالية، فإن أيونات اللانثانيوم سوف تنتشر إلى الواجهة بين الديليكتريك والسيليكون، وتشكيل "الواجهة ثنائية القطب"الذي هو مثل تثبيت "منظم الجهد" للترانزستورهذا يعني أنه في نفس الأداء ، يمكن تخفيض استهلاك الطاقة للشريحة بنسبة 30٪ ؛ في نفس استهلاك الطاقة ،يمكن زيادة سرعة التبديل بنسبة 20٪.

هذا "تمكين الأرض النادرة" يمتد أيضا إلى مجالات أكثر تقدما.ليزر التوليم (Tm) الذي طورته مختبر لورانس ليفرمور الوطني في الولايات المتحدة يستخدم أيونات التوليم لتوليد 2μليزر ، والتي من المتوقع أن تزيد من كفاءة مصادر الضوء EUV من 0.02٪ الحالية إلى 0.2٪ - وهذا يعني أن استهلاك طاقة آلات الطباعة الحجرية يمكن أن يقلل بنسبة 90٪ ،ويمكن تخفيض التكلفة إلى النصففي مجال 5G RF ، لقطات السكنديم النتريد الألومنيوم (AlScN) ، بسبب إضافة السكنديم (Sc) ، لديها أداء بييزو الكهربائي ثلاثة أضعاف نتريد الألومنيوم النقي (AlN) ،مما يجعلهم "ملك الأداء" لفلاتر BAW ويقرر مباشرة ما إذا كان الهواتف المحمولة يمكن أن تحقق الاتصالات عالية السرعة في نطاق الترددات العالية 5G.