Теперь, инженеры-электрики в Стэнфорде определили два полупроводника – гафний diselenide и цирконий diselenide – что акция или даже превышает некоторые желательные черты кремния, начинающиеся с того, что все три материала могут «ржаветь».«Это немного похоже на ржавчину, но очень желательная ржавчина», сказал Эрик Поп, адъюнкт-профессор электротехники, который в соавторстве с постдокторский ученый Михал Млецзко статья, которая появляется в журнале Science Advances.Новые материалы могут также быть сокращены к функциональным схемам всего три толстые атома, и они требуют меньшего количества энергии, чем кремниевые схемы. Хотя все еще экспериментальный, исследователи сказали, что материалы могли быть шагом к видам разбавителя, больше энергосберегающего жареного картофеля, потребованного устройствами будущего.
Преимущества кремнияУ кремния есть несколько качеств, которые принудили его становиться основой электроники, объяснил Поп.
Каждый – это, это наделено очень хорошим «родным» изолятором, кремниевым диоксидом или, без обиняков, кремниевой ржавчиной. Демонстрация кремния к кислороду во время производства дает производителям чипов легкий способ изолировать их схему. Другие полупроводники не «ржавеют» в хорошие изоляторы, когда выставлено кислороду, таким образом, они должны быть выложены слоями с дополнительными изоляторами, шаг, который вводит технические проблемы. Оба из diselenides Стэнфордская проверенная группа сформировали этот неуловимый, все же высококачественный слой ржавчины изолирования, когда выставлено кислороду.
Мало того, что оба ультраразбавляют полупроводниковую ржавчину, они делают настолько способом, который еще более желателен, чем кремний. Они формируют то, что называют «высокими-K» изоляторами, которые позволяют более низкую операцию по власти, чем возможно с кремнием и его кремниевым окисным изолятором.Поскольку Стэнфордские исследователи начали сокращать diselenides к атомной тонкости, они поняли, что эти ультратонкие полупроводники разделяют другое из секретных преимуществ кремния: энергия должна была включить транзисторы – критический шаг в вычислении, названном шириной запрещенной зоны – находится в справедливо-правильном диапазоне.
Слишком низко и схемы протекают и становятся ненадежными. Слишком высоко и чип берет слишком много энергии работать и становится неэффективным.
Оба материала были в том же самом оптимальном диапазоне как кремний.Все это и diselenides могут также быть вылеплены в схемы всего три атома толстая, или приблизительно две трети миллимикрона, что-то, что кремний не может сделать.«Инженеры были неспособны сделать кремниевый разбавитель транзисторов, чем приблизительно пять миллимикронов, прежде чем свойства материала начнут изменяться нежелательными способами», сказал Поп.
Комбинация более тонких схем и желательной высокой-K изоляции означает, что эти ультратонкие полупроводники могли быть превращены в транзисторы, в 10 раз меньшего размера, чем что-либо возможное с кремнием сегодня.«Кремний не уйдет.
Но для потребителей это могло означать намного более длительное время работы от батареи и намного более сложную функциональность, если эти полупроводники могут быть объединены с кремнием», сказал Поп.Больше работы, чтобы сделатьВперед есть много работы.
Во-первых, Млецзко и Поп должны усовершенствовать электрические контакты между транзисторами на их ультратонких diselenide схемах. «Эти связи всегда доказывали проблему для любого нового полупроводника, и трудность становится больше, поскольку мы сокращаем схемы к уровню атомов», сказал Млецзко.Они также работают, чтобы лучше управлять окисленными изоляторами, чтобы гарантировать, чтобы они остались максимально тонкими и стабильными. Наконец, что не менее важно, только когда эти вещи в порядке, будет они начинать объединяться с другими материалами и затем расширяться к рабочим вафлям, сложным схемам и, в конечном счете, полные системы.
«Есть больше исследования, чтобы сделать, но новый путь к разбавителю, меньшим схемам – и большему количеству энергосберегающей электроники – в пределах досягаемости», сказал Поп.