Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) нашли
способ выращивать двумерные материалы на кремниевых кристаллах без повреждения их. Это открывает перспективы для создания более мощных компьютерных чипов, которые могут найти применение в различных сферах.
Двумерные материалы — это атомные слои с уникальными свойствами, которые подходят для создания полупроводниковых транзисторов. Однако их выращивание на кремниевых схемах требует высоких температур, которые могут испортить схемы.
Для решения этой проблемы ученые изобрели новую печь с двумя отсеками: низкотемпературным и высокотемпературным. В низкотемпературном отсеке они ставили кремниевый кристалл вертикально, чтобы он не перегревался. В высокотемпературном отсеке они подавали химические соединения молибдена и серы, которые оседали на кристалле в виде двумерного материала — дисульфида молибдена. Чтобы защитить верхний слой кремния от сернистости, они также покрывали его тонким слоем защитного материала.
Благодаря этому новому процессу ученые смогли значительно ускорить выращивание двумерных материалов. Если раньше это занимало целый день, то теперь это делается за час. Кроме того, ученые смогли вырастить несколько равномерных слоев двумерных материалов на 8-дюймовом кристалле. Они также полагают, что новый процесс может иметь большое значение для полупроводниковой промышленности.
Об этом они рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology. В команду входят специалисты из MIT, лаборатории Линкольна MIT, национальной лаборатории Оук Ридж и компании Ericsson.
Джиади Чжу, аспирант MIT и соавтор статьи, сравнил использование двумерных материалов с постройкой многоэтажного здания: «Если у вас только один этаж, как в обычном случае, то он не вместит много людей. Но с большим количеством этажей здание вместит больше людей, которые могут делать удивительные новые вещи. У нас есть кремний как первый этаж, а затем мы можем иметь много этажей из двумерных материалов сверху».
Как считает главный редактор SecurityLab.ru Александр Антипов, новость демонстрирует важность исследований в области двумерных материалов, которые могут открыть новые горизонты для развития электроники и оптоэлектроники. Двумерные материалы, такие как дисульфид молибдена, имеют уникальные свойства, которые делают их идеальными кандидатами для создания полупроводниковых транзисторов с высокой производительностью и низким энергопотреблением. Однако их интеграция с кремниевыми схемами представляет собой большой технологический вызов, так как требует согласования температурных режимов и структурных параметров. Ученые из MIT смогли на этот вызов ответить, разработав новый низкотемпературный процесс для выращивания двумерных материалов прямо на кремниевых кристаллах без повреждения их. Это позволило им создать гетерогенные структуры из кремния и двумерных материалов, которые могут быть использованы для создания более мощных компьютерных чипов. Исследование открывает перспективы для развития новых приложений в области оптоэлектроники, спинтроники, сенсорики, энергетики и других сферах.
Источник: SecurityLab