Чипы будущего будут делать из 2D-материалов с ультратонкими транзисторами: что это даст

Ученые из Университета Хунань и Уханьского университета (Китай) разработали новую технологию изготовления ультратонких транзисторов из 2D-материалов, что может привести к созданию более тонких и масштабируемых электронных устройств с повышенной производительностью и функциональностью, пишет interesting engineering.

Способ изготовления монослойных транзисторов из двумерных (2D) полупроводниковых материалов предполагает использование черного фосфора и арсенида германия. Эти материалы очень тонкие, гибкие, что делает их идеальными для создания носимых и миниатюрных электронных устройств. Однако эти 2D-материалы очень хрупкие и требуют прочного электрического контакта. Большинство существующих однослойных транзисторов основаны на нескольких двумерных материалах со стабильной структурой решетки, таких как графен, диселенид вольфрама или дисульфид молибдена.

Исследователи разработали технику снятия верхнего слоя многослойного 2D-канала, используя металл в качестве ламинатора. Таким образом, они смогли уменьшить толщину канала до одного слоя, сохраняя при этом область контакта достаточно толстой, чтобы обеспечить хорошие электрические характеристики однослойным транзисторам с рельефными трехмерными контактами. В работе они применили и другие двумерные материалы, вроде селенида индия и селенида галлия. Они также изготовили структуры, состоящие из разных слоев одного и того же двумерного материала.

После того, как были измерены электрические свойства однослойных транзисторов, их сравнили со свойствами многослойных. Оказалось, что подвижность носителей из черного фосфора значительно уменьшилась, когда толщина канала была уменьшена до одного слоя, что указывает на то, что этот материал ведет себя, как обычный объемный полупроводник, а не как чистый двумерный полупроводник. Подвижность носителей из арсенида германия оставалась высокой даже на пределе монослоя, что позволяет предположить, что данный материал является более подходящим для однослойных транзисторов.

В будущем данный метод постепенной очистки слоев может открыть новые горизонты для создания более тонких и масштабируемых транзисторов с использованием необычных 2D-полупроводников, которые сегодня не берут в расчет.

"Эта работа демонстрирует возможность изготовления однослойных транзисторов из различных 2D-материалов с использованием простой и масштабируемой технологии очистки Ван-дер-Ваальса. Это также дает представление о внутренних электрических свойствах различных 2D-материалов на пределе монослоя", — резюмировали ученые.

Ранее мы сообщали о том, что другая версия кремния поможет сделать работу чипов еще эффективнее. Кремний для транзисторов придется нарезать под другим углом, чтобы повысить эффективность 2-нм процессоров.