0
File Foto
Forskere håber, at fremtiden for vores halvledere ligger ikke inden for silicium, men de nye materialer, som kan bruges til at skabe transistorer, der er ti gange mindre end vores nuværende kredsløb.
I sidste uge, Stanford associate professor of electrical engineering Eric Pop og post-doc Michal Mleczko afsløret en ny undersøgelse af anvendelser af halvleder-materiale, der potentielt er i stand til at støtte computer chips blot et par atomer tykt.
Offentliggjort i det akademiske tidsskrift for Videnskab Fremskridt, ingeniører rapport, hvor to halvledere, hafnium diselenide og zirconium diselenide, enten dele eller går ud over de træk, der gør silicium sådan en populær halvleder i dag.
Alle tre, for eksempel, kan “rust.” Mens du ville blive tilgivet for at tro, at rust er generelt ikke en ønskelig egenskab for metaller og materialer, i dette tilfælde, “rust” — fremmes ved at udsætte silicium til ilt under fremstilling — isolerer og beskytter det elektriske kredsløb.
De to nye halvleder materialer, der gør det samme, som eliminerer behovet for at tilføje yderligere isolatorer, at opdrage de omkostninger og tid til at producere computerens komponenter. Men, hafnium diselenide og zirconium diselenide er “high-K” isolatorer, hvilket kræver mindre strøm til at drive end silicium og silicium, oxid isolatorer.
Pop og Mleczko sige, at de materialer, der er bedre end silicium yderligere, da de kan også være skrumpet ind til funktionelle kredsløb bare tre atomer tykt. Desværre for silicium, fem nanometer er normalt den grænse, uden at forårsage brud eller utætheder, og disse materialer kan ændres til at være ti gange mindre.
“Ingeniører har været i stand til at gøre silicium transistorer tyndere end omkring fem nanometer, før de materielle egenskaber begynde at ændre på uønskede måder,” Pop sagde.
Mens andre halvleder materialer, der også slå silicium i disse kategorier, problemet er ofte, at den energi, der kræves for at skifte transistorer på, “band gap” årsager materiale kredsløb til at lække, blive upålidelige, eller bryde blankt. Men, hafnium diselenide og zirconium diselenide betragtes som “bare lige” på samme måde som silicium, som de arbejder i, hvad der anses for det optimale område, som holder chips energi-effektive og pålidelige.
Bånd i sort og hvid afsløre, vekslende lag af hafnium diselenide — en ultratynde halvledermateriale — og hafnium kuldioxid isolator.
Michal Mleczko
Selv om der stadig eksperimentel, forskere siger, at de materialer, der kunne blive et fundament for tyndere, mere energieffektive chips i fremtiden.
“Silicon ikke vil gå væk,” Pop sagde. “Men for forbrugerne kan det betyde meget længere levetid for batteriet og meget mere kompleks funktionalitet, hvis disse halvledere kan integreres med silicium.”
Forskerne advarer om, at der er lang vej forude, før vi kan forvente ultratynde halvledere som væsentlige komponenter i nye edb-systemer. Mleczko og Pop ‘ s næste opgave er at forfine og forbedre den elektriske kontakt mellem transistorer på deres diselenide kredsløb, en proces, der bliver sværere, jo tyndere kredsløbet bliver.
Når du arbejder på den atomare skala, er dette ikke forventes at være en hurtig projekt.
Hertil kommer, at holdet skal lære, hvordan du bedre kontrol oxideret isolatorer til at blive så tynd og stabil som muligt.
Når denne forskning er færdig, vil de komponenter, der derefter blive integreret, og som skaleres op til at arbejde vafler, komplekse kredsløb, og så — og forhåbentlig — fuldt operationelle systemer.
“Der er mere forskning at gøre, men en ny sti til tyndere, mindre kredsløb — og mere energieffektive elektronik-er inden for rækkevidde,” Pop siger.
Forskningen blev støttet af Air Force Office of Scientific Research (AFOSR), National Science Foundation, Stanford Initiativ til Nye Materialer og Processer (INMP), Department of Energy (DOE) Office of Grundlæggende Energi Sciences, Division af Materielle Videnskaber, og et NSERC PGS-D fællesskab.
Tidligere dækning:
Intel til at investere $7 milliarder i Arizona halvleder factoryGlobal halvleder indtægter steg 2,6 procent i 2016: GartnerSamsung hits optage kvartalsoverskud på bagsiden af halvleder-virksomhed
0