Kunne et nyt 2-D-materiale tillade, at halvledere bliver ved med at blive mindre, stærkere bedre og hurtigere?

Ikke alt er større i Texas - nogle ting er virkelig, virkelig lille. En gruppe ingeniører ved University of Texas i Austin har muligvis fundet et nyt materiale til fremstilling af endnu mindre computerchips, der kan erstatte silicium og hjælpe med at overvinde en af ​​de største udfordringer inden for teknologibranchen i årtier:den uundgåelige ende på Moores lov.

I 1965, Gordon Moore, grundlægger af Intel, forudsagde, at antallet af transistorer, der kunne passe på en computerchip, ville blive fordoblet hvert andet år, mens computeromkostningerne ville blive halveret. Næsten et kvart århundrede senere og Moores lov er fortsat overraskende præcis. Bortset fra en fejl.

Silicium er blevet brugt i de fleste elektroniske enheder på grund af dets brede tilgængelighed og ideelle halvlederegenskaber. Men chips er skrumpet så meget, at silicium ikke længere er i stand til at bære flere transistorer. Så, ingeniører mener, at æraen med Moores lov kan være ved at være slut, mindst til silicium. Der er simpelthen ikke plads nok på eksisterende chips til at blive ved med at fordoble antallet af transistorer.

Forskere i Cockrell School of Engineering leder efter andre materialer med halvledende egenskaber, der kunne danne grundlag for en alternativ chip. Yuanyue Liu, en adjunkt i Walker Department of Mechanical Engineering og medlem af UT's Texas Materials Institute, kan have fundet det materiale.

I et papir offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , Liu og hans team, postdoktor Long Cheng og kandidatstuderende Chenmu Zhang, skitsere deres opdagelse af, at i sin 2-D form, det kemiske element antimon kan tjene som et passende alternativ til silicium.

Antimon er et halvmetal, der allerede bruges i elektronik til nogle halvlederanordninger, såsom infrarøde detektorer. Som materiale, den er kun et par atomlag tyk og har en høj ladningsmobilitet - hastigheden en ladning bevæger sig gennem et materiale, når den trækkes af et elektrisk felt. Antimons ladningsmobilitet er meget højere end andre halvledere med lignende størrelse, herunder silicium. Denne ejendom gør det lovende som byggesten for elektronik efter silicium.

Liu har kun demonstreret sit potentiale gennem teoretiske beregningsmetoder, men er overbevist om, at det kan udvise de samme egenskaber, når det testes med fysiske antimonprøver, hvilket er holdets næste trin. Men resultaterne har endnu større betydning end blot at identificere en potentiel erstatning for silicium i løbet om at fastholde Moores lov i fremtiden.

"Vigtigere, vi har afdækket den fysiske oprindelse til, hvorfor antimon har en høj mobilitet, "Liu sagde." Disse fund kan bruges til potentielt at opdage endnu bedre materialer. "