超越CMOS量测技术在持续发展

目前纳米器件被认为有可能替代常规半导体，其主要问题是它的接触问题。研究的材料和结构显然超出了CMOS范围，如果要继续满足对器件性能不断提高的要求，量测技术允许工程师观察和记录接触和分子之间（无论研究任何材料）的相互影响，这就将起重要作用，而且也是分析表征器件内部特性所必需的。例如在分子电子学领域，不考虑接触的影响就在自组装单层上进行任何的光谱学研究是不适当的。

　　National Institute of Standards and Technology (NIST,美国国家标准局)的研究人员正开发满足该需要的技术。据领导NIST半导体部门中CMOS和新型器件小组的Eric Vogel称,该研究正在着手解决当今晶体管的量测问题，以及最终将替代它们的那些器件的量测问题。

　　对于超CMOS的领域，该小组正研究两个具有潜力的技术。第一种是分子电子学，第二种命名为"限定硅"。根据量测需要，把这两种技术相提并论是有根据的，它们最终将替代标准硅晶体管。

　　目前焦点是确定需要什么来表征和理解这些器件的工作状况。在分子电子学领域，该小组正研究与分子内传输有关的各种机理。他们多次证明，分子与电极之间的界面是决定整个器件结构电子特性的关键。这已促使NIST小组的化学家Christina Hacker来共同开发探测分子接触界面的新型背面FTIR技术。

　　采用IR辐射入射到IR透明衬底背面上和用作IR镜面的单层顶部的厚金属层上，获得了分子单层（或其它薄膜）的FTIR光谱。通过金属化单层的无导引反射吸收红外光谱学获得的光谱可制作非金属化单层的传输FTIR光谱，仔细比较该隐藏的界面处的传输FTIR光谱可对金属涂层和有机分子之间的相互作用进行研究。

　　过去为了观察金属与薄膜是如何相互作用的，通常需要对金属进行减薄或淀积非常薄的金属，该方法非常具有吸引力。此方法存在的问题是它导致了与真实器件结构根本不同的东西。在分子电子学中，器件结构内分子和薄膜之间发生的相互作用带来了巨大困难。利用背面FTIR，可以使用与真实器件相同的工艺。该小组论证了采用FTIR器件，例如当金和铝淀积到一个烷烃单层上时，存在极小的扰动。但是如果采用钛，则引起强烈的扰动。这证明了该方法能够用于研究不同的分子和栅电极。

　　NIST与Sematech还合作开发了背面FTIR技术来表征高k介质金属栅电极系统，这引出类似的问题：一旦去掉金属，就很难对下面薄膜进行任何的分析性测量。

　　如果不考虑摩尔定律的极限需求，没人特别期望十年之后Si、SiGe或具有高k金属栅和类似结构的SOI衰落。但是发现新型器件和材料来扩展和替代Si晶体管是这段时间内必须面临的巨大挑战。