Разработаны диэлектрики для сверхтонких компьютерных чипов
Сегодняшняя полупроводниковая промышленность использует главным образом кремний и оксид кремния. Это материалы с очень хорошими электронными свойствами, однако по мере миниатюризации электронных компонентов, слои этих материалов становились все более тонкими и в какой-то момент достигли естественного предела.
Когда кремний имеет толщину всего несколько нанометров и состоит только из нескольких атомных слоев, электронные свойства материала значительно ухудшаются. Поверхность материала ведет себя иначе, чем основной объём, а если объект состоит только из поверхностей и практически не имеет объема, образующие его материалы могут приобретать совершенно другие свойства.
Поэтому, для создания ультратонких электронных компонентов приходится переключаться на другие материалы. И здесь вступают в игру так называемые 2D-материалы: они сочетают отличные электронные свойства с минимальной толщиной. Но 2D-материалы необходимо размещать на соответствующей подложке с изолирующим слоем, который должен быть чрезвычайно тонким и очень хорошего качества.
Двуокись кремния, обычно используемая в индустрии как изолятор, тут не годится. Она имеет очень неупорядоченную поверхность с множеством свободных связей, которые вступают в конфликт с электронными свойствами 2D-материала.
В поисках тонких диэлектриков с хорошо упорядоченной структурой команда с факультета электротехники Венского технического университета (TU Wien) уже достигла многообещающих результатов со специальными кристаллами, содержащими атомы фтора.
Успешно прошел испытания прототип транзистора с изолятором из фторида кальция, другие материалы всё еще анализируются. Свои выводы группа изложила в журнале Nature Communications.
«Новые проводящие электричество 2D-материалы должны сочетаться с новыми типами изоляторов, — говорит профессор Тибор Грассер (Tibor Grasser) из Института микроэлектроники в TU Wien. — Только тогда нам действительно удастся создать новое поколение эффективных и мощных электронных компонентов в миниатюрном формате».