Silikon Yerine Yeni Bir Buluş

Syerine geçmekSilikon,A NıyyBtekrar gözden geçirme

Araştırmacılar, transistörün açılıp kapanmasını kontrol eden temel bir bileşen olan kapı elektrodu olarak dünyanın en ince metal telini kullanarak minyatür transistörler üretiyorlar.

Araştırmacılar silikon veya metal kullanmak yerine, kapıyı önümüzdeki on yıllarda silikonun yerini alabilecek bir yarı iletken olan molibden disülfürden yaptılar. İki yanlış yerleştirilmiş MoS2 parçası birleştirildiğinde, sınırları yalnızca 0.4 nanometre kalınlığında bir tel haline gelir ve bu, günümüzün en gelişmiş CPU'larındaki bir transistörün en küçük parçasından çok daha küçüktür. Çoğunlukla Kore'deki Daejeon Temel Bilimler Enstitüsü'nde bulunan araştırmacılar, teli ultra küçük transistörün temel bir bileşeni olarak entegre ettiler.

Çalışmaları, bu sınır çizgilerinin transistör yapmak için kullanıldığı ilk seferi işaret ediyor. Yöntemleri yakın zamanda ticari üretime girmeyebilir, ancak bu başarı araştırmacıları bu tür telleri daha fazla keşfetmeye ve önümüzdeki yıllarda daha pratik transistörler yapmaya teşvik edebilir.

Molibden disülfür iki boyutlu bir yarı iletkenin tipik bir örneğidir. Günümüzde kullanılan silikon ve diğer yarı iletkenler düzgün çalışabilmek için karmaşık üçüncü boyutlara ihtiyaç duyar. Ancak adından da anlaşılacağı gibi iki boyutlu yarı iletkenler düzlemsel katmanlar halinde inşa edilebilir.

Grafen (karbon atomlarından oluşan bir tabaka) en iyi bilinen iki boyutlu malzeme olabilir, ancak bilim insanları ve mühendisler MoS2 ve benzeri sözde geçiş metali disülfürleri ile inanılmaz ilerlemeler kaydettiler. MoS2 durumunda, bileşiğin moleküler yapısı onu sadece üç atom (yaklaşık 0.4 nanometre) kalınlığında yapar.

Molibden disülfür, bir transistörün kapı uzunluğunu (kaynak ve tahliye arasındaki mesafe) azaltmada başka bir önemli avantaja sahip olabilir, yük taşıyıcıları transistöre girer ve çıkar, son teknoloji araştırmaları silikonun olası kapı uzunluğunu yaklaşık 5 nanometre kadar küçük hale getirmiştir, ancak bir silikon transistörün kapı uzunluğu ne kadar kısa olursa, kapalıyken sızdırma olasılığı o kadar artar. Molibden disülfür, onu daha sızdırmaz hale getirebilecek büyük bir bant aralığına sahiptir.

Elbette, araştırmacılar hala nanometre altı kapı uzunluklarına sahip MoS2 transistörleri üretmenin bir yolunu belirleyemediler. Bazı laboratuvarlar bunu farklı malzemeleri kapı olarak kullanarak başardılar - tek bir grafen katmanının veya tek bir karbon nanotüpün kenarlarından yapılmış ince kapılarla MoS2 transistörleri ürettiler (esas olarak grafeni çok ince tüplere yuvarlayarak).

Temel Bilimler Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, başka bir malzemeye ihtiyaç olup olmadığını, yoksa MoS2'nin kendine özgü bir özelliğine güvenip güvenemeyeceklerini merak ettiler.

MoS2, yaygın bir 2D yarı iletken alt tabaka olan safir üzerine büyütüldüğünde, malzeme her biri birbirinden 60 derecelik aralıklarla iki olası yönden birinde büyüme eğilimindedir. Bir yöndeki bir parçayı diğer yöndeki bir parçaya değdirirseniz, ikisi, iki kademeli şehir sokak ızgarasının birleştiği yerde, tuhaf açılarda bir yol gibi, sınırda bir çizgi oluşturacaktır.

Malzeme bilimcileri bu sınırları birkaç yıldır biliyor ve bunlara ayna ikiz sınırları (MTB) adını verdiler. Ölçümlerden biri, 0.4 nm kalınlığındaki MTB'nin şimdiye kadar yapılmış en ince tel olduğunu gösterdi. Temel Bilimler Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, bu telleri çevredeki malzemelerden yapılmış transistörler için kapı olarak kullanabileceklerine inanıyorlar.

Bunu başarmak için araştırmacılar önce aralarında bir MTB hattı bulunan iki yanlış yerleştirilmiş molibden disülfür parçasıyla başladılar. Bunun üzerine, yalıtkan olarak ince bir alümina tabakası yerleştirdiler. Bunun üzerine, atom kalınlığında başka bir molibden sülfür tabakası yerleştirdiler ve ardından üzerine artırılmış bir kaynak ve tahliye elektrodu yerleştirdiler. Toplamda, ultra ince kapı elektrotlarına sahip toplam 36 işlevsel FET ürettiler.

Araştırmacılar, teknolojilerinin veya buna benzer bir şeyin bir gün cihaz üretiminin temeli olabileceği konusunda iyimserler. Temel Bilimler Enstitüsü'nde araştırmacı ve araştırmacılardan biri olan Jo Moon-Ho bir açıklamada şunları söyledi: "Gelecekte çeşitli düşük güç tüketimli, yüksek performanslı elektronik cihazların geliştirilmesi için önemli bir teknoloji olması bekleniyor." "Gelecekte araştırmacılar, kabloların özellikleri üzerinde daha iyi kontrole sahip elektronikler tasarlayabilirler.

Ancak Stanford Üniversitesi'nde elektrik mühendisi olan Eric Pop (MoS 2 üzerinde çalışan ve çalışmaya dahil olmayan), border'ın yaklaşımının laboratuvardan fabrikaya geçiş olasılığı konusunda iyimser değil. Pop, "Bunun bir kapı elektrodu olarak kullanılmasının endüstriyel uygulamalar için bir yol olduğunu düşünmüyorum" diyor. "Kapı metal olmalı ve devre geometrisine göre desenlendirilmeli" diyor, aksi takdirde mühendis kapı eşik voltajını kontrol etme konusundaki kritik yeteneğini kaybediyor.

Ayrıca Pop, Moon ve meslektaşlarının yaptığı gibi safirlerde 2D yarı iletken yetiştirmenin ideal olmadığını söyledi. Safirde yetiştirildikten sonra, iki boyutlu malzeme zahmetli bir şekilde bir silikon gofrete aktarılmalıdır. Bunun yerine Pop, pratik 2D yarı iletkenlerin doğrudan silika veya silikon gibi malzemeler üzerinde yetiştirilmesi gerektiğini söylüyor.

Papa, endişelerine rağmen çalışmayı "iyi bilim" olarak nitelendirdi ve özellikle MTB'lerle çalışan bilim insanları için yararlı olduğunu söyledi.