Транзисторы будущего: ученые создали сверхтонкий слой толщиной в атомы

Согласно данным Иксбт.ком, тайваньские исследователи совершили важный прорыв в области современной микроэлектроники, разработав сверхтонкий буферный слой, способный решить одну из главных проблем транзисторов на основе двумерных полупроводников. Слой оксида алюминия толщиной всего 0,42 нм состоит из нескольких атомов и позволяет разместить изолятор максимально близко к проводящему каналу. Эта технология может стать важным шагом на пути к созданию микрочипов атомного размера. Об этом сообщает Иксбт.ком.

Известно, что в условиях, когда миниатюризация традиционных элементов на основе кремния становится все более сложной задачей, двумерные полупроводники, такие как дисульфид молибдена (МоС₂), толщина которых равна одному атомному слою, рассматриваются как новая альтернатива. В обычном транзисторе затвор управляет движением электронов по полупроводниковому каналу, а между ними находится диэлектрик — электрический изолятор. Чем тоньше этот слой, тем лучше затвор контролирует ток.

Основная проблема двумерной электроники

Однако особенность материала МоС₂ заключается в том, что на его поверхности практически отсутствуют свободные химические связи. Поэтому традиционным диэлектрикам трудно сформировать на нем тонкое и равномерное покрытие. В результате возникают микроскопические дефекты, через которые начинает утекать ток.

Кроме того, нарушения на границе двух материалов препятствуют движению электронов и значительно ухудшают общие характеристики транзистора. Ученым удалось решить эту сложную проблему с помощью своеобразной «грунтовки» на атомном уровне.

Новая технология и ее возможности

Сначала исследователи нанесли на поверхность МоС₂ слой алюминия толщиной около 0,3 нм, а затем осторожно окислили его. В результате образовался целостный слой оксида алюминия толщиной 0,42 нм. Благодаря этому ученым удалось одновременно выполнить три противоречивые задачи.

Во-первых, основной диэлектрик формируется на нем более ровно и без пор. Во-вторых, буферный слой надежно защищает полупроводниковый канал от электрических дефектов. Экспериментальная структура, полученная в ходе испытаний, показала хорошую эффективность при низком уровне утечки тока.

Тем не менее до массового производства еще далеко. Технология требует переноса слоев МоС₂ и их обработки в условиях сверхвысокого вакуума. По мнению специалистов, по мере приближения транзисторов к атомным размерам, помимо поиска самих материалов, решающее значение приобретает контроль границ между ними на уровне отдельных атомов.