Исследователи из Института металлургии Китайской академии наук разработали новый метод производства двумерных полупроводников, который в тысячу раз быстрее традиционных технологий. Работа открывает путь к созданию чипов следующего поколения, когда классический кремний уже почти достиг своего физического предела.
Изображение: https://interestingengineering.com
Традиционные процессоры подчиняются закону Мура: каждые два года количество транзисторов на кристалле удваивается. Но сегодня размеры транзисторов приближаются к атомным, и начинают сказываться квантовые эффекты, проблемы с отводом тепла и сложности производства. Одно из перспективных решений — это двумерные полупроводники, материалы толщиной в один атом. Однако до сих пор их было трудно производить в промышленных масштабах.
Команда под руководством Чжу Мэнцзяня переработала метод химического осаждения из паровой фазы (CVD). Вместо обычной подложки они использовали двухслойную основу из жидкого золота и вольфрама. Это позволило выращивать монокристаллические домены сублимметрового размера и увеличить скорость роста примерно с 0,00004 дюйма за пять часов до 0,0008 дюйма в минуту. Это в тысячу раз быстрее.
Полученные плёнки монослойного нитрида вольфрам-кремния достигли размеров примерно 3,5 на 1,8 сантиметра. Это важный шаг к масштабируемому производству.
Двумерные полупроводники позволяют создавать транзисторы тоньше, энергоэффективнее и быстрее. Но для современных транзисторных архитектур (КМОП) нужны как n-тип, так и p-тип. Если n-материалы (например, дисульфид молибдена) уже хорошо изучены, то стабильные и производительные p-материалы были слабым местом.
Новый материал представляет собой монослойный нитрид вольфрам-кремния. Он демонстрирует хорошую плотность тока, механическую прочность, эффективное рассеивание тепла и химическую стабильность. Комбинируя его с существующими n-материалами, можно создавать полноценные КМОП-схемы на двумерных полупроводниках.
