Китайским ученым удалось использовать новый полупроводниковый материал для производства 12-дюймовых пластин и теперь их разработка дополнит традиционные кремниевые чипы, пишет South China Morning Post.
Поскольку новый 2D-материал очень тонкий, он придает пластинам превосходные полупроводниковые свойства. Технология еще требует доработки для реализации в промышленных масштабах, но по словам профессора Лю Кайхуэя из Пекинского университета, если в будущем возникнет промышленный спрос, прогресс в этой области будет идти семимильными шагами, передает focus.ua.На исследования в этой области группу ученых подтолкнул закон Мура и неспособность к дальнейшему уменьшению кремниевых транзисторов. По закону количество транзисторов в процессоре каждые два года увеличивается вдвое для соответствия современным требованиям к производительности. А из-за этого растет и величина самого процессора. Чем больше транзисторов — тем больше процессор, а это путь вникуда в современных условиях миниатюризации персональной техники и компьютеров.»Когда кремниевые транзисторы делают тоньше, их контроль напряжения становится хуже. Ток будет существовать, даже когда устройство не работает. Это влечет за собой дополнительные затраты на электроэнергию и выработку тепла», — сказал Лю.А вот 2D-материал состоит из кристаллических твердых тел с одним или несколькими слоями атомов. Уникальные физические свойства пластин, обусловленные их естественной толщиной на атомном уровне, могут решить эту проблему и позволят создавать процессоры размером 1 нм.»Транзистор, изготовленный из одного слоя MoS2 (типичного двумерного материала) толщиной около одного нанометра, во много раз превосходит транзистор, изготовленный из кремния такой же толщины», — говорит профессор Лю.В каждом слое двумерные материалы могут существовать отдельно, что позволяет укладывать их слой за слоем, например, графен или дихалькогениды переходных металлов (TMD), включая дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, диселенид молибдена и диселенид вольфрама. Однако изготовление пластин из двумерного материала с высокой однородностью и производительностью стало проблемой для ученых всего мира.Как и в случае с традиционными полупроводниками, задача индустриализации 2D-технологии в первую очередь заключается в изготовлении пластин. «Более 60 процентов существующего рынка чипов приходится на 12-дюймовые пластины, которые представляют собой круглые детали диаметром около 30 см. Но создание таких больших и однородных плоских кругов требует значительного опыта и времени», — отмечают ученые. Хотя двухдюймовые модели производились и раньше, масштабирование процесса выращивания кристаллов оказалось трудным, и исследователи в США, Корее, Великобритании и Японии сочли это трудным.Однако исследователям удалось разработать новый подход, используя метод доставки от поверхности к поверхности, который обеспечивает равномерный рост кристаллов. При изготовлении пластины MoS2 в качестве источника элемента используется кристаллическая пластина халькогенида (ZnS), взаимодействующая с диспергированными в растворе расплавленными солями (Na2MoO4). Новый метод означает, что больше нет ограничений на размер пластин.Так же команде ученых пришлось разработать стратегию серийного производства. Предлагаемая система роста состоит из модулей, а затем складывается в колонну, как при строительстве небоскреба. Этот метод укладки означает, что несколько слоев 2D-материалов можно выращивать одновременно, что приводит к беспрецедентной эффективности и низким производственным затратам.»Теперь наше оборудование может производить 10 000 штук 2D-пластин в год на одном станке», — сказал профессор Лю.Несмотря на успехи исследователей преобразование 2D-пластин в пригодные для использования чипы по-прежнему требует сложного дизайна и фотолитографии. Но профессор Лю и его коллеги уверены в успехе.»Как показала история полупроводниковой промышленности, первый шаг имеет ключевое значение, и некоторые препятствия, вероятно, будут преодолены с помощью промышленных усовершенствований», — сказал он.