Найден «убийца» кремния: Полупроводник, пригодный для техпроцесса 0,6 нм

Техника
мобильная версия
, Текст: Валерия Шмырова

Американские ученые нашли два полупроводника со способностью к окислению и созданию изолирующей пленки не хуже, чем у кремния. Применение этих материалов уменьшит толщину микросхем до 0,6-0,7 нм и снизит их энергопотребление.


Новые материалы

Исследователи Стэнфордского университета, США, предлагают использовать для производства микросхем вместо кремния два других соединения — диселениды гафния и циркония. Идея принадлежит доценту электроинженерии Эрику Попу (Eric Pop) и пост-докторанту Михалу Млечко (Michal Mleczko). Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Технические особенности

По словам исследователей, два найденных полупроводника могут окисляться и создавать в процессе окисления тонкие изолирующие пленки. Толщина микросхемы из диселенидов гафния и циркония, не превышает три атома, то есть около 0,6-0,7 нм. В случае с кремнием минимальная толщина схемы составляет 7 нм, при уменьшении ее до 5 нм схемы перестают быть рабочими.

Пленка, которую создают диселениды гафния и циркония, не нуждается в специально нанесенном диэлектрическом покрытии, поскольку она в этом отношении даже более проницаема, чем пленка диоксида кремния. Поэтому на работу новых схем будет расходоваться меньше энергии, что выразится для конечного потребителя в таких удобствах как уменьшение размера аккумулятора готового устройства и увеличение срока его автономной работы.

Диселениды гафния и циркония способны заменить кремний в микросхемах

По словам Попа и Млечко, теперь перед ними стоит три задачи. Первая — подвести электрические контакты к этим сверхтонким схемам. Второе — улучшить контроль над окисленными изоляторами, чтобы гарантировать их стабильность. Наконец, после решения этих проблем можно будет заняться совмещением новых схем с другими материалами и масштабирования их до готовых к использованию транзисторов.

Другие варианты замены кремния

В апреле 2017 г. свой способ заменить кремний в микросхемах предложили исследователи из Венского технического университета. Они создали микропроцессор, который базируется на двухмерном полупроводнике. В качестве полупроводникового материала был использован дисульфид молибдена.

Чип имеет площадь 0,6 кв. мм. Это однобитный микропроцессор со 115 транзисторами. Процессор может исполнять программы – как за счет встроенной, так и за счет внешней памяти. Производительность процессора можно увеличить путем соединения нескольких таких чипов в одну схему. Вообще, это самая сложная схема из 2D-материалов, существующая на данный момент, утверждают разработчики.

2D-материалы получили свое название за очень небольшую толщину пласта – она достигает всего одного атома. Для электроники это означает возможность создать чип, который будет прозрачным, гибким и более энергоэффективным, чем обычные процессоры. Двухмерные полупроводники считаются основой для прозрачной и ультратонкой техники будущего.