Физики из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) разработали технологию бесконтактного химического травления, которая позволяет производить ультратонкие транзисторы из двумерных материалов без разрушения их структуры. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на исследование в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.
Международная группа инженеров совершила прорыв в области наноэлектроники, решив главную проблему полупроводниковой индустрии. Современные кремниевые процессоры практически достигли своего физического предела масштабирования: при дальнейшем уменьшении элементов кремний начинает терять свои свойства, пропуская ток и перегреваясь. В качестве замены кремнию ученые рассматривают двумерные дихалькогениды переходных металлов (ДПМ) — материалы, способные формировать стабильные полупроводниковые слои толщиной всего в три атома.
Главной преградой на пути к массовому производству таких процессоров нового поколения был этап литографии и травления. Стандартные промышленные методы плазменного удаления излишков материала работают слишком грубо. Мощные потоки ионов плазмы бомбардируют хрупкую структуру ДПМ-материала, выбивают из нее отдельные атомы и мгновенно превращают идеальный полупроводник толщиной в три атома в дефектное и бесполезное решето.
Новый метод принстонских физиков основан на концепции атомно-слоевого травления (ALE) с применением защитного покрытия из фтора. Вместо жесткого облучения ученые сначала подвергают атомарный слой дисульфида молибдена мягкому воздействию газообразного фтора при комнатной температуре. Фтор вступает в реакцию только с верхним слоем, создавая на поверхности временную химическую бронь атомарной толщины.
Затем на заготовку направляют поток мягкой аргоновой плазмы низкой энергии. Вместо разрушения кристаллической решетки ионы аргона аккуратно вступают в реакцию со фторированным слоем и удаляют строго заданные участки. Молекулярное моделирование на суперкомпьютерах подтвердило, что после обработки нижние слои транзистора толщиной в три атома остаются абсолютно нетронутыми, сохраняя идеальную геометрию и заложенные электрофизические свойства.
Технология позволяет создавать транзисторы со стопроцентной точностью и нулевым уровнем брака на атомарном уровне. Это открывает прямую дорогу к коммерческому производству чипов нового поколения, которые будут в несколько раз меньше, производительнее и энергоэффективнее всех существующих кремниевых аналогов.
Новые ультратонкие процессоры позволят кардинально увеличить автономность смартфонов, создать сверхмощные нейрочипы для компактных систем искусственного интеллекта и совершить рывок в области гибкой нательной электроники и прозрачных смарт-дисплеей.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Обложка: magnific
