Rewolucja układów półprzewodnikowych w zasięgu InSe
Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na mniejsze i bardziej wydajne smartfony, laptopy, smartwatche czy komputery, w tle ciągle rozgrywa się wyścig o opracowanie lepszych materiałów półprzewodnikowych. Te stanowią podstawę mikroelektroniki, odgrywając kluczową rolę w określaniu prędkości, efektywności i ogólnych możliwości urządzeń elektronicznych. Od dawna przemysł półprzewodnikowy opiera się na krzemie, który ma głównie właściwości trójwymiarowe, ale od lat zdaje sobie sprawę o jego ograniczeniach.
Czytaj też: Układ, który działa jak ludzki mózg. Maszynom coraz bliżej do intelektu człowieka
Wraz ze zmniejszaniem się urządzeń i rosnącego zapotrzebowania na bardziej wydajne i kompaktowe układy logiczne, trójwymiarowe właściwości krzemu stają się wąskim gardłem. Ten materiał ma znaczne ograniczenia w dalszej miniaturyzacji składników elektronicznych ze względu na swoją grubość i niezmienne właściwości. Na całe szczęście dążenie do znalezienia alternatywy dla krzemu trwa od dawna z inicjatywy wielu firm oraz naukowców, czego najnowszym przykładem jest osiągnięcie specjalistów na University of Pennsylvania.
Tamtejsi naukowcy dokonali przełomu, wykorzystując wysokowydajny 2D materiał półprzewodnikowy w postaci InSe, czyli selenku indu. InSe można dostosować do użytku przemysłowego i bezproblemowo zintegrować z tradycyjnymi układami krzemowymi, które są podstawą nowoczesnej elektroniki. Chociaż idea półprzewodników 2D nie jest nowa, jej realizacja od dawna stanowiła wyzwanie. Poprzednie próby pokazały, że półprzewodniki 2D działają dobrze, kiedy są izolowane, ale zawodzą, gdy są integrowane z krzemem i to na wielu frontach. Selenek indu rozwiązuje jednak ten problem, jako materiał półprzewodnikowy, którego można wdrożyć w proces produkcyjny w niskich temperaturach, zapewniając sobie kompatybilność z układami krzemowymi.
Czytaj też: Układ kwantowy na miarę XXI wieku. Wygląda jak szachownica i zapewnia masę możliwości
InSe wyróżnia się na tle innych materiałów 2D swoim nieporównywalnym zdolnościom do przenoszenia ładunku elektrycznego, a jedyne wyzwanie w jego produkcji przy stosunku 50:50 między indem a selenem naukowcy rozwiązali poprzez postawienie na technikę MOCVD, która zapewniała doskonałą mieszankę indenu i selenu poprzez pokrywanie wafla indem i selenem w okresowych impulsach W swojej pracy inżynierowie dodatkowo opanowali wyrównywanie kryształów materiału, optymalizując zdolności transportu elektronów półprzewodnika.
Czytaj też: Szkło w procesorach. Intel zaprezentował właśnie przyszłość, która czeka układy obliczeniowe
Sam w sobie InSe może się pochwalić wysoką mobilnością elektronów, wyjątkowym pochłanianiem optycznym i imponującą stabilnością termiczną, a produkcja układów z jego użyciem jest możliwa nawet na dużych waflach za pomocą technik kompatybilnych z istniejącymi metodami przy krzemie. Jest to o tyle cenne, że przy okazji badacze wykazali zdolność adaptacji selenku indu do tworzenia tranzystorów, fotodetektorów i diod LED o doskonałej wydajności i niższym zużyciu energii. Teraz tylko musimy czekać, czy naukowcom uda się skomercjalizować tę technologię.
