Geleceğin transistörleri: bilim insanları atom kalınlığında ultra ince bir katman yarattı

Ixbt.com'un haberine göre, Tayvanlı araştırmacılar modern mikroelektronik alanında önemli bir başarıya imza atarak, iki boyutlu yarı iletkenlere dayalı transistörlerin temel sorunlarından birini çözebilecek ultra ince bir tampon katman geliştirdiler. Sadece 0,42 nanometre kalınlığındaki alüminyum oksit katmanı birkaç atomdan oluşmakta olup, yalıtkanı iletken kanala mümkün olduğunca yakın yerleştirmeye olanak tanıyor. Bu teknoloji, gelecekte atom boyutunda mikroçipler üretme yolunda önemli bir adım olabilir. Bu konuda Ixbt.com haber veriyor.

Bilindiği üzere, geleneksel silikon tabanlı elementlerin küçültülmesinin giderek zorlaştığı bir ortamda, kalınlığı bir atom katmanına eşit olan molibden disülfür (MoS₂) gibi iki boyutlu yarı iletkenler yeni bir alternatif olarak değerlendirilmektedir. Sıradan bir transistörde geçit (gate), yarı iletken kanalı boyunca elektronların hareketini kontrol eder ve aralarında elektrik yalıtkanı olan bir dielektrik bulunur. Bu katman ne kadar ince olursa, geçit akımı o kadar iyi kontrol eder.

İki boyutlu elektronikteki temel sorun

Ancak MoS₂ malzemesinin kendine has özelliği, yüzeyinde neredeyse hiç serbest kimyasal bağ bulunmamasıdır. Bu nedenle geleneksel dielektrikler, üzerinde ince ve homojen bir kaplama oluşturmakta zorlanırlar. Sonuç olarak mikroskobik kusurlar ortaya çıkar ve bunlar üzerinden akım sızıntısı başlar.

Bunun yanı sıra, iki malzemenin arayüzündeki bozulmalar elektronların hareketini engeller ve transistörün genel karakteristiklerini önemli ölçüde kötüleştirir. Bilim insanları bu karmaşık sorunu, atom seviyesinde özel bir "astar" yardımıyla çözmeyi başardılar.

Yeni teknoloji ve olanakları

Başlangıçta araştırmacılar, MoS₂ yüzeyine yaklaşık 0,3 nanometre kalınlığında bir alüminyum katmanı uyguladılar ve ardından bunu dikkatlice oksitleyerek oksitlenmesini sağladılar. Sonuç olarak 0,42 nanometre kalınlığında bütünsel bir alüminyum oksit katmanı oluştu. Bu sayede bilim insanları, birbiriyle çelişen üç görevi aynı anda yerine getirmeyi başardılar.

Birincisi, ana dielektrik üzerinde deliksiz ve daha düzgün bir şekilde şekillenir. İkincisi, tampon katman yarı iletken kanalı elektriksel kusurlardan güvenilir bir şekilde korur. Deneyler sırasında elde edilen deneysel yapı, akım sızıntısını düşük seviyede tutarak iyi bir verimlilik gösterdi.

Yine de seri üretime geçilmesi için daha uzun bir süre var. Teknoloji, MoS₂ katmanlarının transferini ve ultra yüksek vakum koşullarında işlenmesini gerektiriyor. Uzmanlara göre, transistörler atom boyutlarına yaklaştıkça, malzemelerin kendisini bulmanın yanı sıra, aralarındaki sınırları tekil atomlar seviyesinde kontrol etmek kritik bir önem taşıyor.