"Kod wydajności" zaawansowanych procesów produkcyjnych: Metale ziem rzadkich sprawiają, że tranzystory są "bardziej energooszczędne i szybkie"

Gdy proces produkcyjny wchodzi w zakres poniżej 7 nanometrów, grubość warstwy dielektrycznej tranzystorów jest mniejsza niż 5 nanometrów - co odpowiada 30 atomom ustawionym obok siebie.W tym momencie, tradycyjny dwutlenek krzemu (SiO)₂W przypadku, gdy elementy rzadko występujące ziemie są wykorzystywane do wytwarzania półprzewodników, w wyniku "efektu tunelowego" wycieknie materiał dielektryczny, marnując energię jak "przeciekająca bateria".

Proces dielektryczny o wysokiej temperaturze cieplnej jest rdzeniem roztworu.₂), ale stała dielektryczna (wartość k) czystego HfO₂Zatem do warstwy dielektrycznej zostały "zaproszone" dwa pierwiastki ziem rzadkich, lantan (La) i yttrium (Y):warstwę tlenku lantanu o grubości kilku angstromów (La₂O₃) osadza się na powierzchni HfO₂Po wysokotemperaturowym wygrzaniu jony lantanu dyfuują na interfejs między dielektrykiem a krzemowym, tworząc "dipole interfejsu",co jest jak instalowanie "regulatora napięcia" dla tranzystora, zmniejszając napięcie progowe o więcej niż 0,2 V. Oznacza to, że przy tej samej mocy zużycie energii przez układ może zostać zmniejszone o 30%; przy tym samym zużyciu energiiprędkość przełączania może być zwiększona o 20%.

To "uzdolnienie rzadkich ziem" rozszerza się również na bardziej zaawansowane dziedziny.Laser thulium (Tm) opracowany przez Lawrence Livermore National Laboratory w Stanach Zjednoczonych wykorzystuje jony thulium do generowania 2μW przypadku urządzeń do litografii, które wykorzystują lasery, oczekuje się zwiększenia wydajności źródeł światła EUV z obecnych 0,02% do 0,2% - oznacza to, że zużycie energii przez maszyny litograficzne może zostać zmniejszone o 90%,i koszt może zostać zmniejszony o połowęW dziedzinie 5G RF, folie z azotanu skandu aluminium (AlScN), ze względu na dodanie skandu (Sc), mają piezoelektryczną wydajność trzykrotnie większą niż czystego azotanu aluminium (AlN),Stworzenie "króla wydajności" filtrów BAW i bezpośrednie określenie, czy telefony komórkowe mogą osiągnąć komunikację wysokiej prędkości w pasmie 5G.