Разработан 2D транзистор из дисульфида молибдена с длиной канала менее 5нм и характеристиками, превосходящими возможности кремния

На протяжении десятилетий вычислительная мощность зависела от транзисторов из кремния, и ученые посвятили много времени тому, чтобы сделать их меньше. Это связано с тем, что уменьшение размеров этих крошечных электронных переключателей, из которых состоят компьютерные чипы, позволяет производителям размещать их в большем количестве на том же пространстве, увеличивая вычислительную мощность.

Но по мере того, как размер кремниевых транзисторов приближается к нескольким нанометрам, материал, благодаря которому на протяжении десятилетий происходил технологический прогресс, оказывается под угрозой из-за фундаментальных физических ограничений.

Исследователи из Университета Карнеги — Меллона продемонстрировали, что другой класс полупроводников может позволить уменьшить размер транзисторов до предела.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи создали транзисторы из дисульфида молибдена, MoS₂, — атомарно тонкого двумерного полупроводника. Транзисторы имели физическую длину канала менее 5 нанометров и демонстрировали эффективность переключения, превышающую теоретический предел для кремния при сопоставимом размере.

Транзистор работает, контролируя поток электрического тока между состояниями «включено» и «выключено». По мере уменьшения размеров кремниевых транзисторов затвор, управляющий током, начинает терять способность полностью отключать устройство. Поэтому электроны могут просачиваться через транзистор, даже когда он выключен. Это приводит к потерям энергии.

В наномасштабе каждый элемент транзистора влияет на его производительность. Поэтому исследователи использовали технологию совместного проектирования для разработки и совместной оптимизации материала, архитектуры устройства и производственного процесса.

«Материал не может автоматически обеспечивать заданную производительность», — говорит Шэн Шэнь, профессор машиностроения и автор исследования. «Нужны инновационные идеи о том, как спроектировать правильную структуру устройства, чтобы реализовать все преимущества».

Инновацией команды стал воздушный зазор под каналом транзистора. Воздушный зазор помогает затвору транзистора лучше контролировать ток, чтобы уменьшить утечку.

Кроме того, исследователи изготовили транзисторы на 4-дюймовой (10-сантиметровой) пластине. Это показывает, что в конечном итоге технология может быть масштабирована для промышленного производства, а не использоваться только в одном наноустройстве в лаборатории.

Новости электроники МАХ I VK

#новостиэлектроники