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Forscher hoffen, dass die Zukunft unserer Halbleitern liegt nicht in Silizium, aber auch neue Materialien, die verwendet werden können, zu erstellen transistoren zehnmal kleiner als unsere jetzige Schaltung.
Letzte Woche, Stanford, associate professor of electrical engineering Eric Pop und post-doc Michal Mleczko zeigte eine neue Studie, die in die Anwendungen von Halbleiter-material, die potenziell in der Lage, zur Unterstützung von computer-chips, die nur wenige Atome dick.
Veröffentlicht in der Fachzeitschrift Science die Fortschritte, die Ingenieure berichten, wie zwei Halbleiter -, hafnium-Diselenid-und Zirkonium-Diselenid, entweder teilen, oder gehen Sie über die Merkmale, die machen, Silizium, ein so beliebtes Halbleiter-heute.
Alle drei, zum Beispiel, kann “rosten.” Während Sie würde vergeben werden für das denken, der Rost ist nicht in der Regel eine wünschenswerte Eigenschaft für Metalle und-Materialien, in diesem Fall, der “Rost” — gefördert durch freilegen von Silizium zu Sauerstoff, die während der Herstellung — isoliert und schützt die Schaltung.
Die beiden neuen Halbleiter-Materialien die gleichen, die Rottet die Notwendigkeit für zusätzliche Isolatoren, die Kosten und Zeit zu produzieren computer-Komponenten. Jedoch, hafnium-Diselenid-und Zirkonium-Diselenid sind “high-K” – Isoliermaterialien, die erfordern weniger Kraft zu bedienen als Silizium-und Silizium-OXID-Isolatoren.
Pop-und Mleczko sagen, dass die Materialien übertreffen Silizium weiter, wie Sie können auch verkleinert werden, um funktionale schaltungen nur drei Atome dick. Leider für Silizium, fünf Nanometer ist in der Regel die Grenze, ohne dass Brüche oder Lecks, und diese Materialien können modifiziert werden, um ein Zehnfaches kleiner.
“Ingenieure sind nicht imstande gewesen, um Silizium-transistoren dünner als etwa fünf Nanometern, bevor die Eigenschaften des Materials zu verändern beginnen in unerwünschter Weise,” Pop sagte.
Während andere Halbleiter-Materialien auch beat Silizium in diesen Kategorien, das problem ist oft, dass die Energie, die erforderlich, um die Schalter-transistoren auf, die “band-gap” bewirkt, dass material Schaltkreisen undicht, unzuverlässig werden, oder brechen völlig. Jedoch, hafnium-Diselenid-und Zirkonium-Diselenid als “genau richtig” in der gleichen Weise wie Silizium, wie Sie funktionieren in dem, was als die optimale Reichweite hält, chips, Energie-effizient und zuverlässig.
Die bands von schwarz und weiß zeigen abwechselnden Schichten aus hafnium-Diselenid-eine ultradünne Halbleiter-material — und hafnium dioxide insulator.
Michal Mleczko
Obwohl noch experimentell, sagen die Forscher das Material könnte ein Fundament für die dünner, mehr Energie-effiziente chips in die Zukunft.
“Silicon gehen nicht mehr Weg,” Pop sagte. “Aber für den Verbraucher könnte dies bedeuten, viel längere Lebensdauer der Batterie und vieles mehr komplexe Funktionalität, wenn diese Halbleiter integriert werden können, mit Silikon.”
Die Forscher warnen, es ist noch ein langer Weg vor uns, bevor wir erwarten können, ultradünne Halbleiter als wesentliche Bestandteile in neue EDV-Systeme. Mleczko und Pop die nächste Aufgabe ist, zu verfeinern und zu verbessern den elektrischen Kontakt zwischen den transistoren auf Ihre Diselenid-schaltungen, ein Prozess, der wird um so schwieriger, je dünner die Schaltung wird.
Beim arbeiten auf der atomaren Skala, ist dies nicht zu erwarten, dass eine schnelle Projekt.
Darüber hinaus muss das team lernen, wie man eine bessere Kontrolle oxidiert Isolatoren zu werden, wie Dünn und stabil wie möglich.
Nachdem diese Forschung abgeschlossen ist, die Komponenten werden dann integriert und skaliert bis zu arbeiten Wafer, komplexe schaltungen, und dann-hoffentlich-voll funktionsfähig-Systeme.
“Es gibt noch mehr Forschung zu tun, aber einen neuen Weg, um dünnere, kleinere schaltungen — und mehr Energie-effiziente Elektronik-ist in Reichweite” Pop sagt.
Die Forschung wurde unterstützt von der Air Force Office of Scientific Research (AFOSR), die National Science Foundation, Stanford Initiative für neue Materialien und Prozesse (INMP), das Department of Energy (DOE) Office of Basic Energy Sciences, Division of Material Sciences, und ein NSERC PGS-D fellowship.
Bisherige Berichterstattung:
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