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I ricercatori di speranza per il futuro del nostro semiconduttori non si trova all’interno di silicio, ma di nuovi materiali che possono essere utilizzati per creare transistor dieci volte più piccole rispetto alle nostre attuali circuiti.
La scorsa settimana, Stanford professore associato di ingegneria elettrica Eric Pop e post-doc Michal Mleczko ha rivelato un nuovo studio per le applicazioni di materiale semiconduttore potenzialmente in grado di supportare i chip per computer di pochi atomi di spessore.
Pubblicato sulla rivista accademica la Scienza Avanza, gli ingegneri rapporto come due semiconduttori, afnio diselenide e zirconio diselenide, condividere o andare oltre i tratti che rendono il silicio ad un popolare semiconduttori oggi.
Tutti e tre, per esempio, può “ruggine”. Mentre si sarebbe perdonato per pensare che la ruggine non è generalmente una caratteristica desiderabile per i metalli e i materiali, in questo caso, la “ruggine”, spronato da esporre silicio di ossigeno durante la produzione — isola e protegge i circuiti.
I due nuovi materiali semiconduttori fare lo stesso, che elimina la necessità di aggiungere ulteriori isolatori, portando il costo e il tempo per produrre i componenti del computer. Tuttavia, afnio diselenide e zirconio diselenide sono “high-K” isolatori, che richiedono meno energia per funzionare rispetto al silicio e ossido di silicio isolatori.
Pop e Mleczko dire che i materiali outperform silicio ulteriormente in quanto possono anche essere ridotto per circuiti funzionali a soli tre atomi di spessore. Purtroppo per il silicio, cinque nanometri è di solito il limite senza causare rotture o perdite, e questi materiali possono essere modificati per essere dieci volte più piccola.
“Gli ingegneri sono stati in grado di far transistor al silicio più sottile di circa cinque nanometri, prima che il materiale di proprietà di cominciare a cambiare in modo inopportuno, Pop, ha detto.
Mentre altri materiali semiconduttori ha battuto anche il silicio in queste categorie, il problema è che spesso l’energia necessaria per passare transistor, la “band gap” causa materiale circuiti a perdere, diventano inaffidabili, o rompere a titolo definitivo. Tuttavia, afnio diselenide e zirconio diselenide sono considerati “giusto” nello stesso modo come il silicio che lavorano in quello che è considerato il range ottimale che mantiene i chip di energia-efficiente e affidabile.
Le bande di colore nero e bianco rivelano alternando strati di afnio diselenide — un ultrasottile materiale semiconduttore — e il biossido di afnio isolante.
Michal Mleczko
Anche se ancora in fase sperimentale, i ricercatori affermano che i materiali possano diventare una roccia per il sottile, più efficienti chip in futuro.
“Silicone non andare via,” Pop ha detto. “Ma per i consumatori, questo significa che potrebbe essere molto più lunga la durata della batteria e molto più complesse funzionalità di questi semiconduttori può essere integrato con il silicio.”
I ricercatori avvertono che c’è una lunga strada da percorrere prima che ci si può aspettare ultrasottile semiconduttori, componenti essenziali in nuovi sistemi di computer. Mleczko e Pop compito successivo è quello di affinare e migliorare il contatto elettrico tra il transistor loro diselenide circuiti, un processo che diventa più difficile quanto più è sottile il circuito diventa.
Quando si lavora su scala atomica, questo non dovrebbe essere un progetto rapido.
Inoltre, la squadra deve imparare a controllare meglio ossidato isolatori per diventare sottile e stabile possibile.
Una volta che questa ricerca è completa, i componenti saranno poi integrate e adattate a lavorare wafer, circuiti complessi, e poi, si spera, completamente diversi sistemi operativi.
“Non c’è più ricerca da fare, ma un nuovo percorso più sottili, più piccoli circuiti — e più efficienti elettronica — è a portata di mano,” Pop dice.
La ricerca è stata supportata dalla Air Force Office of Scientific Research (AFOSR), la National Science Foundation, Stanford Iniziativa per nuovi Materiali e Processi (INMP), il Dipartimento dell’Energia (DOE) Ufficio di Energia di Base Scienze, Divisione di Scienze dei Materiali, e un NSERC PGS-D amicizia.
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