Все по-малки, все по-компактни Специални съвети за отслабване на компютърни чипове; Полупроводник;
11 август 2020 г., 11:19 ч. | Информационно бюро WEKA, кв
Калциевият флуорид е кристален изолатор с ясно определена повърхност. Поради това е идеално подходящ за производство на изключително малки транзистори.
Дълго време в електрониката се пренебрегва нещо важно: Ако електронните компоненти ще стават все по-малки, имате нужда от подходящи изолационни материали. Сега изследователи от Виенския технологичен университет са ги открили.
Компютърните чипове трябва да продължават да стават все по-малки. Следователно, така наречените 2D материали се считат за голяма надежда: Те са толкова тънки, колкото материалът може да бъде, в краен случай те се състоят само от един слой атоми. Това позволява производството на нови видове електронни компоненти, с малки размери, висока скорост и оптимална ефективност.
Има обаче проблем с това: Електронните компоненти винаги се състоят от повече от един материал. 2D материалите са полезни само ако могат да се комбинират с подходящи системи от материали - например със специални изолационни кристали. Ако не мислите за това, тогава ползата, която 2D материалите трябва да предлагат, се отрича. Екип от Електротехническия факултет на Виенския технологичен университет представи тези открития в публикация в списанието Nature Communications.
Край на линията в атомна скала
„Днес индустрията на полупроводници използва силиций и силициев оксид“, казва проф. Тибор Грасер от Института за микроелектроника в TU Wien. „Това са материали с много добри електронни свойства. Дълго време все по-тънки слоеве от тези материали бяха използвани за миниатюризиране на електронни компоненти. Това продължи добре за дълго време - но в един момент се сблъсквате с естествена граница. "
Ако силициевият слой е тънък само няколко нанометра, т.е.състои се само от няколко атомни слоя, тогава електронните свойства на материала се влошават много значително. „Повърхността на материала се държи по различен начин от вътрешната страна на материала - и ако целият обект се състои практически само от повърхности и вече няма вътрешност, той може да има напълно различни свойства на материала, отколкото познаваме от по-дебели слоеве.“
Следователно трябва да преминете към други материали, ако искате да произвеждате ултратънки електронни компоненти. И тук се появяват така наречените 2D материали: Те съчетават отлични електронни свойства с минимална дебелина.
Тънките слоеве се нуждаят от тънки изолатори
Но тези материали трябва да бъдат прикрепени към подходящата повърхност, а освен това се нуждаете от изолационен слой отгоре - и ако този изолатор не е изключително тънък и с изключително добро качество, значи не сте спечелили нищо от 2D материалите. „Това е като да караш Ферари по кална земя и да се чудиш защо не си поставил скоростен рекорд“, обяснява Тибор Грасер.
Ето защо екип от Виенския технологичен университет, ръководен от Тибор Грасър и Юрий Иларионов, анализира как този проблем може да бъде решен най-добре. Силициевият диоксид, който обикновено се използва като изолатор в индустрията, не е подходящ в този случай, установиха изследователите. Това е така, защото има много неподредена повърхност и много свободни, ненаситени връзки, които нарушават електронните свойства на 2D материала.
По-добре е да се търси структура, която е възможно най-подредена: екипът вече е постигнал много добри резултати със специални кристали, които съдържат флуорни атоми. Прототип на транзистор с калциев флуориден изолатор вече предостави убедителни данни; други материали все още се анализират.
В момента непрекъснато се откриват нови 2D материали. „Това е хубаво, но с нашите резултати искаме да покажем, че само това не е достатъчно“, казва Тибор Грасер. Тези нови електропроводими 2D материали също трябва да се комбинират с нови видове изолатори. Само тогава всъщност би могло да се произведе ново поколение ефективни и високоефективни електронни компоненти в миниатюрен формат.