| 0 |
|
Для создания более компактных электронных устройств используются новые материалы, особенно 2D-материалы, которые состоят только из одного атомного слоя. Однако это только половина дела: каждое электронное устройство состоит из нескольких материалов. Таким образом, сверхтонкие полупроводники должны быть соединены с ультратонкими изоляторами. Ученые нашли, как это сделать.
Все меньше и компактнее - это направление, в котором развиваются компьютерные чипы, движимые промышленностью. Вот почему на так называемые 2D-материалы возлагают большие надежды: они настолько тонкие, насколько это возможно, в предельных случаях они состоят только из одного единственного слоя атомов. Это позволяет производить новые электронные компоненты с миниатюрными размерами, высокой скоростью и оптимальной эффективностью.
Однако есть одна проблема: электронные компоненты всегда состоят из более чем одного материала. 2D-материалы могут быть эффективно использованы только в том случае, если их можно комбинировать с подходящими системами материалов, такими как специальные изолирующие кристаллы. Если это не учитывать, то преимущество, которое должны предлагать 2D-материалы, аннулируется. Команда электротехнического факультета Венского технического университета (TU Wien) теперь представляет эти результаты в журнале Nature Communications.
«Сегодня в полупроводниковой промышленности используются кремний и оксид кремния, - говорит профессор Тибор Грассер (Tibor Grasser) из Института микроэлектроники в Венском техническом университете. - Это материалы с очень хорошими электронными свойствами. В течение долгого времени все более тонкие слои этих материалов использовались для миниатюризации электронных компонентов. Долгое время это работало хорошо, но в какой-то момент мы достигли естественного предела».
Когда слой кремния имеет толщину всего несколько нанометров, так что он состоит только из нескольких атомных слоев, электронные свойства материала очень сильно ухудшаются. «Поверхность материала ведет себя не так, как основная масса материала - и если весь объект практически состоит только из поверхностей и больше не имеет объема, он может иметь совершенно другие свойства».
Следовательно, для создания ультратонких электронных компонентов необходимо перейти на другие материалы. И здесь вступают в игру так называемые 2D-материалы: они сочетают в себе отличные электронные свойства с минимальной толщиной.
«Однако оказывается, что эти 2D-материалы - только первая половина истории», - говорит Тибор Грассер. - Материалы должны быть размещены на соответствующей подложке, и поверх нее также необходим слой изолятора - и этот изолятор также должен быть чрезвычайно тонким и очень хорошего качества, иначе вы ничего не выиграете от 2D-материалов».
Поэтому команда TU Wien, созданная Тибором Грассером и Юрием Илларионовым, проанализировала, как решить эту проблему. «Диоксид кремния, который обычно используется в промышленности в качестве изолятора, в этом случае не подходит, - говорит Тибор Грассер. - У него очень неупорядоченная поверхность и много свободных ненасыщенных связей, которые ухудшают электронные свойства 2D-материала».
Лучше искать хорошо упорядоченную структуру. Команда уже достигла отличных результатов с особыми кристаллами, содержащими атомы фтора. Прототип транзистора с изолятором из фторида кальция уже предоставил убедительные данные, а анализ других материалов все еще продолжается.
«В настоящее время открывают новые 2D-материалы. Это хорошо, но нашими результатами мы хотим показать, что одного этого недостаточно, - говорит Тибор Грассер. - Эти новые электропроводящие 2D-материалы также необходимо комбинировать с новыми типами изоляторов. Только тогда мы сможем действительно преуспеть в производстве нового поколения эффективных и мощных электронных компонентов в миниатюрном формате».
Фторид кальция - это кристаллический изолятор с четко определенной поверхностью. Поэтому он идеально подходит для изготовления сверхмалых транзисторов
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
