półprzewodnik

Supercienkie półprzewodniki oddalają „śmierć” krzemu

Możliwe jest nawet dziesięciokrotnie gęstsze upakowanie tranzystorów niż obecnie.

Półprzewodniki są dziś wykonane głównie z krzemu. Krzem stanowi podstawowy pierwiastek używany do budowy wszelkiego typu  układów scalonych niemal od początków ich powstania, czyli już od wielu dziesięcioleci (pierwszy procesor Intela: i4044 zadebiutował w 1971 roku). Jednak w ciągu ostatnich lat badacze wielokrotnie monitowali, że zbliżamy się do fizycznych granic technologii materiałowych opartych na krzemie. Wiele wskazuje jednak na to, że po raz kolejny granicę tę udało nam się odsunąć.

Wytwarzanie tranzystorów w procesie technologicznym o rozmiarze mniejszym od 5 nanometrów jest fizycznie niemożliwe na czystym podłożu krzemowym. Czy to oznacza konieczność całkowitej rezygnacji z powszechnego na naszej planecie pierwiastka (krzem jest drugim – po tlenie – najczęściej występującym pierwiastkiem chemicznym na Ziemi)? Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda udowodnili właśnie, że niekoniecznie.

nowe półprzewodniki - powiększony fragment eksperymentalnego układu
Znacznie powiększony przekrój poprzeczny eksperymentalnego układu scalonego. Jasne i ciemne pasy widoczne na mikroskopowej fotografii to naprzemiennie ułożone warstwy diselenku hafnu – ultracienkiego materiału półprzewodnikowego – oraz dwutlenku hafnu w roli izolatora. Po prawej stronie pokolorowany schemat (ilustracja: Michał Mleczko / Stanford University)

Pomysł naukowców ze Stanford University opisany w publikacji autorstwa profesora Erica Popa oraz jego doktoranta Michała Mleczko opiera się na domieszkowaniu innych związków do krzemowego podłoża współczesnych tranzystorów. Po prostu zamiast czysto krzemowego podłoża zastosowano półprzewodnikowe materiały z diselenku hafnu oraz diselenku cyrkonu. Nowe materiały umożliwiają teoretycznie konstruowanie działających obwodów o grubości zaledwie trzech atomów. Mniejsze układy zużywałyby też zauważalnie mniej energii.

Tak cienkie obwody pozwoliłyby na konstruowanie układów scalonych zawierających dziesięciokrotnie mniejsze tranzystory od najmniejszych jakie można byłoby produkować wyłącznie za pomocą krzemu. Trzeba jednak pamiętać, że badania naukowe potwierdzające działanie pomysłu badaczy ze Stanforda to dopiero początek. Według słów prof. Popa trzeba jeszcze sporo poprawić, zanim gotowe rozwiązanie w postaci wyprodukowanych układów o niezwykle wysokiej skali integracji pojawi się na rynku. | CHIP

Chcesz być na bieżąco z CHIP? Obserwuj nas w Google News