Halvleder miniaturisering med 2D nanogitter

Et europæisk forskningsprojekt har taget et vigtigt skridt i retning af yderligere miniaturisering af nanoelektronik, ved hjælp af et meget lovende nyt materiale kaldet silicen. Dens mål:at gøre fremtidens enheder langt mere kraftfulde og energieffektive.

Silicen, et nyt halvledende materiale, der kombinerer egenskaberne af silicium og grafen, er en af ​​de mest lovende kandidater til at fremstille endnu mindre elektroniske kredsløb til fremtidige smarte enheder.

»Elektronik er i øjeblikket indlejret i mange lag af siliciumatomer. Hvis de kan fremstilles i et enkelt lag, de kan krympes til meget mindre størrelser, og vi kan skære ned på strømlækage, på samme tid gør enheder mere kraftfulde og energieffektive, ' forklarede Dr. Athanasios Dimoulas, koordinator for EU's 2D-NANOLATTICES projekt.

Grafen er et interessant stof, idet det forekommer i et enkelt lag af atomer, men har ikke det 'energigab', der skal til for at være et halvledermateriale. Silicen, en 2D form for silicium, bringer sine halvlederegenskaber ind i 2D-materialernes verden. Problemet med silicen, imidlertid, er det modificeret i kontakt med andre stoffer såsom metaller.

Elektronik, der er 100 gange mindre

At kondensere elektronik til et enkelt lag silicen og bibeholde elektronisk ydeevne har vist sig at være en vanskelig opgave for forskere - indtil nu. 2D-NANOLATTICES-projektet har opnået en betydelig innovation på verdensplan ved at lave en felteffekttransistor (FET) af materialet til at fungere ved stuetemperatur.

FET'er er en nøgleomskifterkomponent i elektroniske kredsløb. Indlejring af det i kun et lag siliciumatomer (i silicenstruktur), derefter overføre laget, dyrket på et sølvsubstrat, til en lavet af et mere neutralt stof, siliciumdioxid, er en stor succes. 'Tests viste, at ydeevnen af ​​silicen er meget, meget god på ikke-metalunderlag, ' begejstret Dr. Dimoulas, af Demokritos, Grækenlands nationale center for videnskabelig forskning.

'Det faktum, at vi har denne ene transistor lavet af et enkelt lag materiale som silicium, er ikke blevet gjort før, og det er virkelig noget, der kan beskrives som et gennembrud. På baggrund af denne præstation, det kunne være muligt at lave transistorer op til 100 gange mindre i lodret retning, « tilføjede Dr. Dimoulas.

At se potentialet

Nu hvor transistoren er blevet krympet lodret til kun ét 2D-lag af atomer, dimensionerne kan krympes sideværts, også, hvilket betyder, at det samme område på en chip kan rumme op til 25 gange mere elektronik, Dr. Dimoulas beregnede.

Derudover brugen af ​​en enkelt, smal kanal til at lede elektrisk strøm reducerer strømlækager, et problem, der har bekymret halvlederindustrien i nogen tid:hvordan man kan blive endnu mindre, uden at enheder overophedes i form af strømlækage.

Dette er gode nyheder for chipproducenter, som kapløbet om at producere den næste bølge af kommunikationsteknologier varmes op med fremkomsten af ​​5G-mobilnetværk.