0
Bestand Foto
De onderzoekers hopen dat de toekomst van onze halfgeleiders ligt niet binnen siliconen, maar nieuwe materialen die kunnen worden gebruikt voor het maken van transistors tien keer kleiner is dan onze huidige circuit.
Vorige week, Stanford professor in de elektrotechniek Eric Pop en post-doc Michal Mleczko laat een nieuwe studie naar de toepassingen van halfgeleidermateriaal mogelijk kunnen ondersteunen computer chips op slechts een paar atomen dik.
Gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Science Voorschotten, de ingenieurs rapport hoe twee halfgeleiders, hafnium diselenide en zirkonium diselenide, delen of verder gaan dan de eigenschappen die maken dat silicium een populaire semiconductor vandaag.
Alle drie kunnen bijvoorbeeld de “rust.” Terwijl je zou denken dat de rust is over het algemeen niet een wenselijke functie voor metalen en materialen, in dit geval, de “roest” — aangemoedigd door het blootstellen van silicium aan zuurstof tijdens de productie — isoleert en beschermt de circuits.
De twee nieuwe halfgeleidermaterialen hetzelfde doen, die uitroeit de noodzaak tot het toevoegen van extra isolatie, waardoor de kosten en tijd om te produceren onderdelen van de computer. Echter, hafnium diselenide en zirkonium diselenide zijn “high-K” isolatoren, die minder stroom nodig hebben om te werken dan silicium en silicium oxide isolatoren.
Pop en Mleczko zeggen dat het materiaal beter dan silicium verder als ze kan ook worden verkleind functionele circuits slechts drie atomen dik. Helaas voor silicium, vijf nanometer is de limiet meestal zonder het veroorzaken van schade of lekken, en deze materialen kunnen worden gewijzigd tien keer kleiner.
“Ingenieurs zijn niet in staat om silicium transistors dunner dan over vijf nanometer, voordat de eigenschappen van het materiaal beginnen te veranderen in ongewenste manieren,” Pop heeft gezegd.
Terwijl andere halfgeleidermaterialen slaat ook silicium in deze categorieën vallen, het probleem is vaak dat de energie die nodig is om te schakelen van transistoren op, de “band gap,” de oorzaken materiaal circuits te lekken, onbetrouwbaar, of breken ronduit. Echter, hafnium diselenide en zirkonium diselenide worden beschouwd als “precies goed” op dezelfde wijze als silicium als ze werken in wat wordt beschouwd als de optimale bereik die houdt van chips energie-efficiënt en betrouwbaar.
De banden van zwarte en witte onthullen afwisselende lagen van hafnium diselenide — een uiterst dunne halfgeleider materiaal — en de hafnium kooldioxide isolator.
Michal Mleczko
Hoewel nog steeds experimenteel, zeggen de onderzoekers van de materialen kan een fundament voor dunnere, meer energie-efficiënte chips in de toekomst.
“Silicon niet weg zal gaan,” Pop heeft gezegd. “Maar voor consumenten zou dit kunnen betekenen dat een veel langere levensduur van de batterij en nog veel meer complexe functionaliteit als deze halfgeleiders kan worden geïntegreerd met siliconen.”
De onderzoekers waarschuwen er is een lange weg te gaan voordat we kunnen verwachten ultradunne halfgeleiders als onmisbare onderdelen in de nieuwe computer systemen. Mleczko en Pop ‘ s volgende taak is om te verfijnen en verbeteren van het elektrische contact tussen transistors op hun diselenide circuits, een proces dat wordt moeilijker de dunnere het circuit wordt.
Bij het werken op de atomaire schaal, dit is naar verwachting niet snel een project.
Daarnaast is het team moet leren hoe je een betere controle geoxideerd isolatoren om zo dun en zo stabiel mogelijk.
Zodra dit onderzoek is afgerond, worden de componenten worden geïntegreerd en opgeschaald om te werken, hosties, complexe circuits, en dan — hopelijk — volledig operationele systemen.
“Er is meer onderzoek te doen, maar een nieuw pad naar dunnere, kleinere circuits — en meer energie-efficiënte elektronica — is binnen handbereik,” Pop zegt.
Het onderzoek werd ondersteund door de Air Force Office of Scientific Research (AFOSR), de National Science Foundation, Stanford Initiatief voor nieuwe Materialen en Processen (INMP), het Ministerie van Energie (DOE) Kantoor van Basic Energy Sciences, Divisie van Materiaal Wetenschappen, en een NSERC PGS-D fellowship.
Eerdere berichtgeving:
Intel om te investeren $7 miljard in Arizona semiconductor factoryGlobal semiconductor groeide de omzet van 2,6 procent in 2016: GartnerSamsung hits record kwartaal de winst op de achterkant van de semiconductor business
0