В ORNL научились делать электронные схемы нанометровой толщины

Разработчики нового поколения сверхтонких электронных устройств ранее уже нашли способ литографическим образом разделять моноатомный слой углерода (графена) на полоски «проводов» с изоляцией из другого 2D-материала — нитрида бора. Но до сих пор отсутствовали методы литографического создания соединений между двумя различными полупроводниками в одном нанометровом слое, необходимые для получения транзисторов.

Впервые осуществить это смогли исследователи из Окриджской Национальной Лаборатории (ORNL), которые скомбинировали новый процесс синтеза с коммерческой технологией электронно-лучевой литографии. Идея предложенного ими метода заключается в трансформации нужных областей одного 2D-кристалла в другой.

Сначала на подложках были выращены нанометровые слои диселенида молибдена, а затем на них стандартной литографической техникой нанесли защитное покрытие из оксида кремния. При бомбардировке кристалла пучком атомов серы, на участках, оставшихся незащищенными, происходило замещение атомов селена на серу и образовывался другой 2D-полупроводник с практически идентичной кристаллической структурой — дисульфид молибдена. Между двумя кристаллами формировались четкие соединения, требующиеся для создания базовых блоков электронных схем.

Как подчеркивают авторы статьи об этом достижении, опубликованной в Nature Communications, таким образом можно одновременно образовывать миллионы соединений произвольной конфигурации. В будущем можно будет создавать разные схемы на верхней и нижней поверхностях нанометрового листа и использовать более сложные конструкции, состоящие из многих слоев 2D-кристаллов.

Использование для испарения серы импульсного лазерного луча позволило авторам точно контролировать соотношение серы и селена в итоговом кристалле, определявшее размеры запрещенной зоны полупроводника, от которой, в свою очередь, зависели его электронные и оптические свойства и возможные приложения.

В дальнейшем, сотрудники ORNL намерены проверить, работает ли их метод импульсного лазерного испарения и преобразования помимо серы и селена, также с другими атомами, и попытаться создать более сложные 2D-системы, интегрирующие больше различных компонентов.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365