Quando o processo de fabricação entra na faixa de sub-7 nanômetros, a espessura da camada dielétrica do portão dos transistores é inferior a 5 nanômetros - o equivalente a 30 átomos alinhados lado a lado.Neste momento, o dióxido de silício tradicional (SiO)₂A adição de elementos de terras raras permitiu que os semicondutores ultrapassassem este limite físico.
O processo dielétrico de alta temperatura é o núcleo da solução.₂), mas a constante dielétrica (valor k) de HfO puro₂Portanto, dois elementos de terras raras, lantânio (La) e ítrium (Y), foram "invitados" para a camada dielétrica:uma camada de óxido de lantanum de poucas angstroms de espessura (La₂O₃) é depositado na superfície do HfO₂Após o recozimento a alta temperatura, os iões de lantanum se difundem para a interface entre o dielétrico e o silício, formando "dipòlos de interface",que é como instalar um "regulador de tensão" para o transistor, reduzindo a tensão de limiar em mais de 0,2 V. Isto significa que, com o mesmo desempenho, o consumo de energia do chip pode ser reduzido em 30%;a velocidade de comutação pode ser aumentada em 20%.
Este "empoderamento de terras raras" também se estende a campos mais avançados.O laser de túlio (Tm) desenvolvido pelo Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos, utiliza íons de túlio para gerar 2μA redução do consumo de energia das máquinas de litografia pode ser reduzida em 90%,e o custo pode ser reduzido pela metadeNo campo de RF 5G, as películas de escândio de alumínio nitruro (AlScN), devido à adição de escândio (Sc), têm um desempenho piezoelétrico três vezes superior ao do nitruro de alumínio puro (AlN),tornando-os o "rei do desempenho" dos filtros BAW e determinando diretamente se os telefones celulares podem alcançar comunicação de alta velocidade na faixa de alta frequência 5G.
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