Pokrok v nanotechnologii umožňuje malým tranzistorům s výjimečným výkonem

Z

Mezi elektrony procházejícími polovodičem (Bismuth) D 2D polovodiče (MoS2) neexistuje žádná energetická bariéra, což má za následek extrémní kontaktní odpor mezi nimi. Půjčka S pozdravem, vědci

Atomové tenké materiály jsou slibnou alternativou k tranzistorům na bázi křemíku. Vědci je nyní mohou efektivněji propojit s dalšími prvky čipu.

Mooreův zákon, známá předpověď, že počet tranzistorů, které lze zabalit na mikročip, se každé dva roky zdvojnásobí, spadá do základních fyzikálních limitů. Tyto hranice mohou zastavit desetiletí pokroku, dokud nebudou objeveny nové přístupy.

Jednou novou studovanou oblastí je použití tenkých atomových materiálů místo křemíku jako základu pro nové tranzistory, ale bylo obtížné spojit tyto „2D“ materiály s jinými konvenčními elektronickými součástmi.

Nyní vědci S:Kalifornská univerzita v Berkeley, společnost zabývající se výrobou polovodičů na Tchaj-wanu, našla nový způsob výroby těchto elektrických spojů, které mohou pomoci uvolnit potenciál 2D materiálů. to může stačit k prodloužení Mooreova zákona. alespoň v dohledné budoucnosti, říkají vědci.

Výsledky jsou popsány v časopise Příroda:, Nedávní absolventi MIT Pin-Chun Shen PhD ’20 և Cong Su PhD ’20, postdoktorand Yuxuan Lin PhD ’19, profesoři MIT ing Kong, Tom Palacios և 17 dalších և Ju Li այլ MIT, UC Berkeley, ություններ další zařízení.

Jednovrstvý polovodičový tranzistor

Ilustrace jednovrstvého polovodičového tranzistoru. Půjčka S pozdravem, vědci

„Vyřešili jsme jeden z největších problémů miniatur polovodičových součástek – odpor kovové elektrody vůči kontaktu jednovrstvého polovodičového materiálu,“ řekl Sun, který je nyní v Berkeley. Řešení se ukázalo být jednoduché. Použití polokovového prvku, vizmutu, ke spojení běžných kovů s jednovrstvým materiálem.

Takové extrémní monovrstvy, v tomto případě disulfid molybdenu, jsou považovány za hlavní uchazeče o obcházení hranic miniaturizace, které se v současné době vyskytují v technologii tranzistorů na bázi křemíku. Ale vytvoření účinného rozhraní s vysokou vodivostí mezi takovými materiály, kovovými vodiči a jejich připojením k jiným zařízením, zdrojům energie, bylo obtížné zabránit pokroku směrem k takovým řešením, řekl Sun.

Rozhraní mezi kovovými polovodiči (včetně těchto jednovrstvých polovodičů) způsobuje jev zvaný indukovaný únik kovu, který vede k tvorbě Schottkyho bariéry, což je jev, který brání toku nosičů náboje. K vyřešení problému bylo objeveno použití polokovu, jehož elektronické vlastnosti spadají mezi „polovodičové vlastnosti“ kovů v kombinaci se správným vyrovnáním energie mezi dvěma materiály.

Lin vysvětluje, že počítačové procesory – rychlá míra miniaturizace tranzistorů, které tvoří paměťové čipy, se zastavila dříve, v roce 2000, před novým vývojem, který jim umožnil trojrozměrně stavět na čipu v polovodičových zařízeních v roce 2007. և Rychlý pokrok byl obnoven. Ale teď říká: „Myslíme si, že jsme na pokraji další dopravní zácpy.“

Miniaturizované tranzistory s nouzovým výkonem

Tato technologie ukazuje nejmodernější tranzistory, které splňují požadavky technologického plánu pro budoucí tranzistory a mikročipy. Půjčka S pozdravem, vědci

Takzvané dvourozměrné materiály, tenké vrstvy pouze jednoho nebo několika atomů, splňují všechny požadavky na další let miniaturizace tranzistorů, čímž se několikrát sníží takzvaný parametr vlnové délky, z přibližně 5 na 10. nanometr, s aktuálními řeznými extrémními čipy, dílčí měřítko. Řada takových látek je široce studována, včetně celé rodiny sloučenin známých jako dikalkogenidy přechodných kovů. Do této rodiny patří disulfid molybdenu použitý v nových experimentech.

Problematika kontaktu kovů s nízkou pevností s takovými materiály rovněž brzdila rozsáhlý výzkum fyziky těchto novějších jednovrstvých materiálů. Protože stávající metody vazeb mají tak vysoký odpor, malé signály potřebné k řízení chování elektronů v hmotě jsou příliš slabé na to, aby jimi prošly. „Existuje mnoho příkladů z fyziky, které vyžadují nízký kontaktní odpor kovového polovodiče. „Takže to je obrovský problém ve světě fyziky,“ řekl Sun.

Zjištění, jak lze takové systémy škálovat a integrovat na komerční úrovni, může nějakou dobu trvat a bude vyžadovat další inženýrství. Vědci tvrdí, že dopad nových objevů pro takové aplikace ve fyzice lze pocítit rychle. „Myslím, že mnoho experimentů ve fyzice může tuto technologii hned využít,“ říká Sun.

Vědci zároveň pokračují ve svém výzkumu pokračováním ve zmenšování velikosti svých zařízení hledáním párů jiných materiálů, které mohou poskytnout lepší elektrický kontakt s jinými typy nosičů nábojů, známými jako otvory. Vyřešili problém takzvaného tranzistoru typu N, ale pokud by našli kombinaci vlnového elektrického kontaktního materiálu, který by z něj vytvořil efektivní jednovrstvý tranzistor typu P, otevřelo by to nové možnosti pro další generace. čipy, říkají.

Odkaz. „Extrémní třecí odpor mezi filmovými jednovrstvými polovodiči“ Pin-Chun Shen, Kong Sui, Yuxuan Li, Ang-Sheng Chu, Chao-Ching Cheng, Ji-hun Park, Ming-Hui Chiu, Ang-Yu Lu, Haoi-Ling Tang, Mohammad Mahdi Tavakoli, Gregory Pitner, Xiang iang i, heng yengyan Ka, Nannan Mao, iang yangtao Wang, Vincent Tung, Ju and Li, ff efri Bokor, Alex et etl, Chih-i U, Thomas Palacios, Lei 21. května ,., Příroda:,
DOI: 10.1038 / s41586-021-03472-9:

Kromě MIT na Kalifornské univerzitě v Berkeley jsou v týmu vědci z Lawrence Berkeley National Laboratory, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Taiwan National University, King Abdullah Science and Technology University of Saudi Arabia. Práce byla podpořena Národní vědeckou nadací, Úřadem pro výzkum armády USA, Úřadem pro námořní výzkum a Ministerstvem energetiky USA.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.