उन्नत विनिर्माण प्रक्रियाओं का "प्रदर्शन कोड": दुर्लभ पृथ्वी ट्रांजिस्टरों को "अधिक ऊर्जा कुशल और तेज़" बनाती है

जब विनिर्माण प्रक्रिया 7 नैनोमीटर से नीचे की सीमा में प्रवेश करती है, तो ट्रांजिस्टरों की गेट डायलेक्ट्रिक परत की मोटाई 5 नैनोमीटर से कम होती है - जो एक दूसरे के साथ पंक्तिबद्ध 30 परमाणुओं के बराबर होती है।इस बिंदु पर, पारंपरिक सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO)₂) डायलेक्ट्रिक "टनेलिंग इफेक्ट" के कारण रिसाव होगा, "रिसाव वाली बैटरी" की तरह बिजली बर्बाद कर रहा है। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के अतिरिक्त सेमीकंडक्टरों को इस भौतिक सीमा को तोड़ने में सक्षम बनाया गया है।

उच्च-k डाइलेक्ट्रिक प्रक्रिया समाधान का मूल है। वर्तमान में उच्च-k सामग्री हैफनियम ऑक्साइड (एचएफओ) है।₂), लेकिन शुद्ध HfO का विद्युतरोधक स्थिरांक (k मान)₂लगभग 25 है, जो 3 नैनोमीटर प्रक्रिया का समर्थन करने के लिए अभी भी अपर्याप्त है। इसलिए, दो दुर्लभ पृथ्वी तत्वों, लैंथेनम (ला) और इट्रियम (वाई) को डाईलेक्ट्रिक परत में "निमंत्रित" किया गया हैःलैंथेनम ऑक्साइड (La) की कुछ एंगस्ट्रॉम मोटी परत₂ओ₃) HfO की सतह पर जमा होता है₂उच्च तापमान पर घिसने के बाद, लैंथेनियम आयनों dielectric और सिलिकॉन के बीच के इंटरफ़ेस के लिए फैल जाएगा, "अंतरफलक द्विध्रुवीकरण" का गठन,जो ट्रांजिस्टर के लिए एक "वोल्टेज नियामक" स्थापित करने के समान हैइसका मतलब है कि एक ही प्रदर्शन के तहत, चिप की बिजली की खपत 30% तक कम हो सकती है; एक ही बिजली की खपत के तहत,स्विचिंग की गति 20% बढ़ सकती है.

यह "दुर्लभ पृथ्वी सशक्तिकरण" अधिक अत्याधुनिक क्षेत्रों में भी फैल रहा है।संयुक्त राज्य अमेरिका में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी द्वारा विकसित थुलियम (टीएम) लेजर 2 थुलियम आयनों का उपयोग करता है।μm लेजर, जिससे EUV प्रकाश स्रोतों की दक्षता वर्तमान 0.02% से 0.2% तक बढ़ने की उम्मीद है - इसका मतलब है कि लिथोग्राफी मशीनों की बिजली की खपत 90% तक कम हो सकती है,और लागत को आधा किया जा सकता है5जी आरएफ क्षेत्र में, एल्यूमीनियम स्कैन्डियम नाइट्राइड (AlScN) फिल्मों में, स्कैन्डियम (Sc) के अतिरिक्त होने के कारण, शुद्ध एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN) की तुलना में तीन गुना अधिक पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रदर्शन होता है।उन्हें BAW फिल्टर का "प्रदर्शन राजा" बनाना और सीधे यह निर्धारित करना कि क्या मोबाइल फोन 5G उच्च आवृत्ति बैंड में उच्च गति संचार प्राप्त कर सकते हैं.