Взаимосвязь между внешне проявляющимися свойствами материалов и их внутренним строением, страница 18

Такие слои можно было бы наносить с помощью либо вакуумного напыления, либо химического осаждения из газовой фазы, т. е. теми традиционными методами, которые используются для нанесения металлов на поверхность пластин. Слои кремния могли бы помещаться между изолирующими слоями, например из фтористого кальция. Однако для изготовления таких схем следует использовать низкотемпературные ме-

МИНИАТЮРИЗАЦИЯ электронных приборов, как видно из приведенной таблицы, идет исключительно быстрыми темпами. По мере того как транзисторы становятся меньше, их количество на одном полупроводниковом кристалле увеличивается. Интегральные схемы следующего поколения с ультравысокой степенью интеграции, возможно, будут отличаться от тех устройств, которые рассматриваются в данной статье.

тоды, чтобы в процессе наращивания каждого последующего слоя слой, находящийся непосредственно под ним, не оказался поврежденным частицами высоких энергий. Одним из возможных вариантов такого трехмерного прибора может быть схема, верхний слой которой сожержит оптические датчики, а нижележащие слои производят обработку поступающих от этих датчиков сигналов.

Повышение быстродействия приборов может быть, конечно, достигнуто также и за счет увеличения скорости переключения, т. е. ускорения процессов электрического переноса в кристалле. Такой полупроводниковый материал, как арсенид галлия, в принципе обеспечивает более высокую скорость переключения, чем чистый кремний. Чтобы объяснить,почему это так, необходимо обратиться к квантовой механике.

На шкале атомных масштабов электроны проявляют волновые свойства пример корпускулярноволнового дуализма, свойственного всякой материи и всякому излучению. Когда «электронные волны» взаимодействуют с периодической атомной структурой полупроводникового кристалла, могут возникать необычные (с точки зрения классической физики) явления. В частности, электрон в полупроводнике ведет себя так, как если бы его масса была намного меньше, чем масса электрона, движущегося в свободном пространстве. В случае кремния, например, электрон может двигаться так, как если бы он обладал массой, в пять раз меньшей, чем масса свободного электрона. Что касается арсенида галлия, то в нем эффективная масса электрона составляет примерно 1/15 массы свободного электрона. Именно за счет этой меньшей массы электроны в арсениде галлия движутся быстрее, чем в кремНИИ.

Расчеты показывают, что скорость переключения транзисторов, сделанных из арсенида галлия, может быть в два — пять раз больше, чем кремниевых транзисторов. Быстродействие и вычислительные возможности компьютеров, собранных на таких транзисторах, были бы гораздо выше, чем у существующих машин. Высокая скорость движения электронов в арсениде галлия делает его также перспективным материалом для создания приборов, усиливающих высокочастотные сигналы, которые используются в системах связи.

Арсенид галлия — это лишь один из полупроводниковых материалов, которые можно создать из элементов и V групп периодической таблицы. В группу входят элементы (такие,