Новый технологический процесс существенно улучшает энергоэффективность транзисторов

Технология сборки полупроводниковых устройств, созданная учёными Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), позволяет соединять слой полупроводника с металлическим электродом без обычных для альтернативных процессов дефектов, возникающих на атомарном уровне.

Коллектив авторов во главе с профессором химии и биохимии UCLA, СянФэн Дуанем (Xiangfeng Duan), представили эту технологию в статье для журнала Nature.

Мельчайшие дефекты могут связывать электроны, движущиеся в полупроводнике между смежными металлическими электродами. Таким образом, электронам требуется дополнительная энергия для того, чтобы преодолевать дефектные зоны.

Открытие, сделанное в UCLA, позволяет воспрепятствовать образованию таких дефектов. Это делается нанесением тонкой металлической плёнки на полупроводник с помощью обычной техники ламинирования.

Вместо химических связей в этом случае для удерживания компонентов вместе используются силы Ван дер Ваальса – слабые электростатические взаимодействия, возникающие между близкорасположенными атомами. Благодаря этим силам, слои толщиной до 10 нм соединяются вместе без дефектов.

При подготовке первой экспериментальной поверки этой теории команда UCLA выбрала такой металл, который позволяет электронам проходить соединение металлом/полупроводник с минимальными затратами энергии. Поскольку электронам не требовалось преодолевать обычные дефекты, они впервые смогли перемещаться без превышения теоретического минимума энергии.

Полученный фундаментальный результат применим к производству любых материалов с интерфейсами, до сих пор страдавшими от присутствия дефектов. Он открывает возможность создания улучшенных светодиодов и солнечных батарей, расходующих существенно меньше энергии, чем их сегодняшние варианты.