Nové tipy na chudnutie pre počítačové čipy
Poznámka k použitiu obrazového materiálu: Použitie obrazového materiálu pre tlačovú správu je povolené bezplatne, ak je uvedený zdroj. Fotografie môžu byť použité iba v súvislosti s obsahom tejto tlačovej správy. Ak potrebujete obrázok vo vyššom rozlíšení alebo ak máte ďalšie otázky týkajúce sa ďalšieho použitia, kontaktujte priamo tlačové oddelenie, ktoré ho zverejnilo.
V elektronike sa už dlho zanedbáva niečo dôležité: Ak chcete zmenšiť a zmenšiť elektronické súčiastky, potrebujete aj správne izolačné materiály.
Stále menšie a stále kompaktnejšie - to je smer, ktorým sa vyvíjajú počítačové čipy vedené priemyslom. Preto sa takzvané 2D materiály považujú za veľkú nádej: Sú také tenké, ako len môže byť materiál, v extrémnych prípadoch pozostávajú iba z jednej vrstvy atómov. To umožňuje výrobu nových typov elektronických súčiastok s malými rozmermi, vysokou rýchlosťou a optimálnou účinnosťou.
S tým však nastáva problém: Elektronické súčiastky sa vždy skladajú z viac ako jedného materiálu. 2D materiály sú užitočné, iba ak je možné ich kombinovať s vhodnými materiálovými systémami - napríklad so špeciálnymi izolačnými kryštálmi. Ak o tom neuvažujete, potom je výhoda, ktorú majú 2D materiály ponúknuť, negovaná. Tím z Fakulty elektrotechniky na Viedenskej technickej univerzite teraz predstavil tieto zistenia v časopise „Nature Communications“.
Koniec riadku v atómovej mierke
„Polovodičový priemysel dnes využíva kremík a oxid kremičitý,“ hovorí profesor Tibor Grasser z Inštitútu pre mikroelektroniku TU Viedeň. "Sú to materiály s veľmi dobrými elektronickými vlastnosťami." Po dlhú dobu sa na miniaturizáciu elektronických súčiastok používali čoraz tenšie vrstvy týchto materiálov. To dlho trvalo dobre - ale v určitom okamihu narazíš na prirodzenú hranicu. “
Ak je kremíková vrstva tenká iba niekoľko nanometrov, t. J. Pozostáva iba z niekoľkých atómových vrstiev, potom sa veľmi výrazne zhoršujú elektronické vlastnosti materiálu. „Povrch materiálu sa chová inak ako vnútro materiálu - a ak sa celý objekt skladá prakticky iba z povrchov a už nemá vnútro, môže mať úplne odlišné vlastnosti materiálu, ako poznáte z hrubších vrstiev.“
Ak chcete vyrábať ultratenké elektronické súčiastky, musíte prejsť na iné materiály. A tu prichádzajú na rad takzvané 2D materiály: Kombinujú vynikajúce elektronické vlastnosti s minimálnou hrúbkou.
Tenké vrstvy potrebujú tenké izolátory
„Ako sa ukázalo, tieto 2D materiály sú iba prvou polovicou príbehu,“ hovorí Tibor Grasser. „Materiály musia byť pripevnené k príslušnému podpovrchu a navyše potrebujete navrch izolačnú vrstvu - a ak tento izolátor nie je tiež extrémne tenký a mimoriadne dobrej kvality, potom ste z 2D materiálov nič nezískali. Je to ako jazdiť s Ferrari na blatistej zemi a čudovať sa, prečo neurobíte rýchlostný rekord. ““
Tím na Viedenskej technickej univerzite pod vedením Tibora Grassera a Yuryho Illarionova preto analyzoval, ako je možné tento problém najlepšie vyriešiť. „Oxid kremičitý, ktorý sa bežne v priemysle používa ako izolátor, nie je v tomto prípade vhodný,“ hovorí Tibor Grasser. „Má veľmi neusporiadaný povrch a veľa voľných, nenasýtených väzieb, ktoré narúšajú elektronické vlastnosti v 2D materiáli.“
Je lepšie hľadať štruktúru, ktorá je čo najsporiadanejšia: Tím už dosiahol vynikajúce výsledky so špeciálnymi kryštálmi, ktoré obsahujú atómy fluóru. Prototyp tranzistora s izolátorom fluoridu vápenatého už poskytol presvedčivé údaje a ďalšie materiály sa stále analyzujú.
„Nové 2D materiály sú objavované neustále. To je síce pekné, ale našimi výsledkami chceme ukázať, že to samo o sebe nestačí, “hovorí Tibor Grasser. „Tieto nové elektricky vodivé 2D materiály je tiež potrebné kombinovať s novými typmi izolátorov. Až potom sa nám podarí skutočne vyrobiť novú generáciu efektívnych a vysoko výkonných elektronických komponentov v miniatúrnom formáte. “