Novel Silicon Based Technologies

سیلیکون، به‌عنوان یک بستر الکترونیکی، جرقه‌ای انقلابی فن‌آوری کرده است که امکان تحقق یکپارچگی در مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) مدارها را روی یک تراشه فراهم کرده است. این تراشه‌های 6 اندازه ناخن در حال حاضر بیش از 10 جزء را حمل می‌کنند، انرژی کم مصرف می‌کنند، چند دلار هزینه دارند و قادر به انجام پردازش داده‌ها، محاسبات عددی و وظایف شرطی‌سازی سیگنال با نرخ گیگابیت بر ثانیه هستند. سیلیکون، به عنوان یک بستر مکانیکی، نوید ایجاد یک انقلاب تکنولوژیکی دیگر را می‌دهد که به تراشه‌های کامپیوتری اجازه می‌دهد با چشم‌ها، گوش‌ها و حتی دست‌های مورد نیاز برای سیستم‌های کنترل حلقه بسته عرضه شوند. فناوری فرآیند VLSI سیلیکونی که در طی سه دهه به کمال رسیده است، اکنون می‌تواند به سمت تولید ساختارهای جدید مانند دستگاه‌های GaAs نوری الکترونیکی رشد یافته، لایه‌های مدفون برای ادغام سه بعدی، مکانیسم‌های میکرومکانیکی، مدارهای فوتونیک یکپارچه و شبکه‌های عصبی مصنوعی گسترش یابد. این کتاب با پرداختن به پردازش دستگاه‌های الکترونیکی و اپتوالکترونیکی تولید شده با استفاده از فیلم‌های GaAs همپایی شبکه‌ای ناهماهنگ بر روی Si آغاز می‌شود. دو فناوری قابل دوام در نظر گرفته شده است. در یکی، سیلیکون به عنوان یک بستر غیرفعال به منظور استفاده از خواص مطلوب آن نسبت به GaAs فله استفاده می شود. در دیگری، GaAs و Si بر روی یک تراشه به منظور توسعه پیکربندی‌های IC با عملکرد بهبود یافته و افزایش سطح یکپارچگی ترکیب می‌شوند. روابط بین عملکرد دستگاه و کیفیت زیرلایه در پرتو کاربردهای الکترونیکی و الکترونیکی بالقوه مورد بحث قرار می گیرد.

Silicon, as an electronic substrate, has sparked a technological revolution that has allowed the realization of very large scale integration (VLSI) of circuits on a chip. These 6 fingernail-sized chips currently carry more than 10 components, consume low power, cost a few dollars, and are capable of performing data processing, numerical computations, and signal conditioning tasks at gigabit-per-second rates. Silicon, as a mechanical substrate, promises to spark another technological revolution that will allow computer chips to come with the eyes, ears, and even hands needed for closed-loop control systems. The silicon VLSI process technology which has been perfected over three decades can now be extended towards the production of novel structures such as epitaxially grown optoelectronic GaAs devices, buried layers for three dimensional integration, micromechanical mechanisms, integrated photonic circuits, and artificial neural networks. This book begins by addressing the processing of electronic and optoelectronic devices produced by using lattice mismatched epitaxial GaAs films on Si. Two viable technologies are considered. In one, silicon is used as a passive substrate in order to take advantage of its favorable properties over bulk GaAs; in the other, GaAs and Si are combined on the same chip in order to develop IC configurations with improved performance and increased levels of integration. The relationships between device operation and substrate quality are discussed in light of potential electronic and optoelectronic applications.