Многослойные структуры из двумерных нанокристаллов могут стать лучшей заменой современных CMOS-транзисторов

Транзистор из двумерных нанокристаллоа


Исследователи из университета Пурду (Purdue University) разработали новый тип полупроводниковой технологии для будущих компьютеров и электронных устройств, которая может стать превосходящей по многим параметрам заменой существующей технологии изготовления полупроводников, известной как CMOS (complementary metal oxide semiconductor). Эта новая технология основана на использовании двумерных нанокристаллов, слоев материала, толщиной менее одного нанометра. В качестве материала для этих двумерных нанокристаллов выступает дисульфид молибдена, молибденид, полупроводниковый материал, которому пророчат большое будущее в области электроники.

Нанокристаллы из молибденита называют двумерными из-за того, что толщина слоев материала может быть ничтожно мала по сравнению с другим размерами этого кристалла. В случае молибденита ученым уже удалось сделать слои этого материала, толщиной всего в 0.7 нанометров, что приблизительно равно толщине трех или четырех атомов. Однако, результаты проведенных исследований показали, что материал обретает выдающиеся электрические характеристики, когда из двумерных нанокристаллов формируют слоистые структуры, состоящие из 15 слоев, имеющие толщину 8-12 нанометров. И для того, чтобы объяснить такой феномен исследователям пришлось разработать компьютерную модель, описывающие все экспериментальные данные и наблюдения.

"Наша модель является весьма общей, поэтому ее можно применить к любой слоистой структуре, состоящей из слоев двумерных нанокристаллов" - рассказывает Сэптэрши Дас (Saptarshi Das), ученый из Центра Нанотехнологий университета Пурду.

Структура транзистора из молибденита


Но, объединение двумерных нанокристаллов в слоистую структуру является не совсем простым делом. В первую очередь это обусловлено тем, что каждый слой должен иметь надежный электрический контакт с металлическим электродом и даже электрическое сопротивление в месте контакта материала с металлом может сделать невозможным точное измерение полупроводниковых характеристик самого материала. Для того, чтобы обойти это препятствие исследователи использовали электроды, изготовленные из редкого металла, скандия, что позволило им исследовать получившийся многослойный материал и измерить все его электрические характеристики.

Все полевые транзисторы содержат один самый важный элемент, называемый затвором, сигнал на котором позволяет открыть или закрыть транзистор, позволяя или не позволяя ему проводить электрический ток. В кремниевых транзисторах, используемых в современных чипах, длина затвора составляет приблизительно 14 нанометров. Электрическая емкость между затвором и остальными компонентами транзистора ограничивает скорость включения и выключения транзистора, что определяет максимальную тактовую частоту, на которой может работать этот транзистор. Поэтому сокращение физических размеров затвора, что позволит уменьшить значение его электрической емкости, позволит значительно поднять частоты работы транзисторов и увеличить производительность компьютерных чипов.

Ведущие производители полупроводниковых чипов собираются к 2020 году уменьшить размеры затворов полевых транзисторов до 6 нанометров, но дальнейшее уменьшение размеров будет невозможным из-за технологических ограничений производственного процесса, основанного на кремниевых полупроводниках. Вот именно в этот момент потребуются новые материалы, использование которых позволит дальнейшее уменьшение физических размеров транзисторов, и одним из таких материалов является слоистый материал из двумерных молибденитовых нанокристаллов.




Ключевые слова:
Многослойный, Структура, Двумерный, Кристалл, Молибденит, Дисульфид, Молибден, Транзистор, Затвор, Емкость, Скорость, Частота

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Использование углеродных нанотрубок в транзисторах позволило преодолеть при ...
  • Создан самый маленький транзистор на сегодняшний день
  • Обнаружен материал, толщиной в три атома, становящийся то проводником, то и ...
  • Использование кремниевых нанопроводников позволило создать новые переконфиг ...
  • Ученые IBM изготовили миниатюрную электронную схему, используя кремниевые н ...




  • 24 апреля 2013 10:22
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3877
    Все это светит еще не скоро.
    производители полупроводниковых чипов собираются к 2020 году уменьшить размеры затворов полевых транзисторов до 6 нанометров

    А потом еще несколько лет будут втюхивать это потребителям, прежде чем смогут (захотят) родить что-либо новое


    --------------------
        
    24 апреля 2013 21:26
    #2 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Цитата: FomaNeverujuwij
    втюхивать это потребителям, прежде чем смогут (захотят) родить что-либо новое

    ну вообще они безостановочно работают над новым, когда мы только ждем новое поколение электроники, они уже создают следующее.
    И это же логично, чтобы перевести фабрику на новый техпроцесс надо отбить деньги за предыдущий, иначе никто новую просто не оплатит.
    Другое дело финансово рискованные прорывные разработки, если бы не военные, тогда точно тормозили бы. Например в случае мира во всем мире winked
        
    25 апреля 2013 17:32
    #3 Написал: gendalf

    Публикаций: 0
    Комментариев: 620
    volod, в случае мира во всем мире кому сдались военные? Их многомиллиардный бюджет перенаправят на исследования и будет еще больше разработок.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.