La corsa verso dispositivi elettronici sempre più potenti e compatti non si ferma, e al centro di questa evoluzione ci sono i materiali. Un team di ricercatori sta esplorando la combinazione di silicio (Si) e germanio (Ge) per creare "multistrati epitassiali", ovvero strati sottilissimi di questi due elementi impilati con precisione atomica. Questi nuovi materiali sono la chiave per sviluppare architetture di chip innovative, sia per la logica di elaborazione che per la memoria, come i chip DRAM 3D.
La tecnica utilizzata, chiamata crescita epitassiale, permette di depositare questi strati su wafer di silicio di grande diametro (300 mm) con un controllo eccezionale. Si pensi che per i concetti di memoria DRAM 3D sono stati realizzati stack con ben 120 coppie di strati, ognuno composto da 65 nanometri di silicio e 10 nanometri di una lega di silicio e germanio leggermente deformata (Si0.8Ge0.2). Per applicazioni più complesse, come i transistor complementari impilati (CFET) dove transistor di tipo n e di tipo p sono sovrapposti, sono necessarie sequenze ancora più elaborate, con diverse concentrazioni di germanio.
La sfida è stata quella di trovare le giuste condizioni di crescita: una temperatura elevata per garantire velocità di deposizione adeguate, ma non così alta da causare la formazione di "isole" indesiderate nel germanio, anche con concentrazioni elevate (fino al 40%). I risultati mostrano proprietà strutturali e ottiche eccellenti, con la possibilità di integrare fino a 3+3 canali di silicio suddivisi tra la parte superiore e inferiore dello stack. L'assenza di difetti strutturali è stata scrupolosamente verificata con diverse tecniche avanzate, tra cui la fotoluminescenza, a diverse temperature.