先簡單介紹一下,我們組里主要研究方向是在硅或鍺基底上生長 GeSn, GeSiSn 和 Ge. 我自己的研究主要集中在后兩者上面。
硅用來做 CPU,是因為它的優(yōu)點太多,而缺點都是可克服的。鍺雖然也有優(yōu)點(比如開啟電壓、載流子遷移率),但它的幾個缺點是很難克服的。
首先是價格。硅直接拿沙子就能制,雖然工藝復(fù)雜吧但是原料成本接近 0.鍺在地殼中分布非常分散,成品鍺(還不是半導(dǎo)體級別)的價格就已經(jīng)超越了白銀,印象中將近 2000 美元一公斤。
其次很大一個問題就是鍺的氧化物不穩(wěn)定,不好用。二氧化硅是致密的絕緣體,力學(xué)電學(xué)化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定,不溶于水;氧化鍺沒那么致密,還是溶于水的。這一條基本就宣告了 CPU 無望。
還有鍺器件在稍高的溫度下表現(xiàn)不良的問題,以及鍺本身比硅重,又比硅軟,更容易碎;等等。而且現(xiàn)在整個半導(dǎo)體行業(yè)都以硅為基礎(chǔ),沒人會開發(fā)鍺的 CPU。
目前鍺的前途很大程度上在光電學(xué)方面,太陽能電池,光傳感器,紅外 LED,鍺激光器(這個已經(jīng)被 MIT 做出來了,但不是大家想象中的激光筆那樣子),等等。因為硅做激光完全不可能,鍺又能比較容易地在硅上生長出來,因此大家的理想是將用鍺做成的光學(xué)器件與硅做成的電子器件整合在一張硅片上。那就牛逼了。